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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Wärmetauscher.
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Hintergrund
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Die
WO 2010/133491 A1 lehrt zum Beispiel einen Sammlertank (Sammelkasten) eines Wärmetauschers, der zwei innere Räume aufweist, welche durch eine Trennwand für zwei Wärmeaustauschsysteme unterteilt sind.
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Der Sammlertank des Wärmetauschers der
WO 2010/133491 A1 umfasst eine Kernplatte (Sammlerplatte), einen Deckel und eine Dichtung. Die Kernplatte weist einen Boden auf, welcher Rohraufnahmelöcher aufweist und von einer peripheren Nut umgeben ist. Der Deckel weist einen peripheren Ansatz auf. Die Dichtung wird zwischen der peripheren Nut der Kernplatte und dem peripheren Ansatz des Deckels gehalten und wird auch zwischen der Kernplatte und der Trennwand des Deckels gehalten. Des Weiteren ist ein Abschnitt des Bodens der Kernplatte, welcher zu der Trennwand gegenüberliegt, lokal mit einer Ausnehmung in einer Ansicht, welche von einer Innenseite von dem Sammlertank erfolgt, versehen, so dass die Dichtungsoberfläche der Dichtung sich in einer Ebene erstreckt.
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Bei dem Sammlertank der
WO 2010/133491 A1 erstreckt sich die Dichtungsoberfläche der Dichtung in der Platte, so dass eine gleichförmige Kompressionskraft entlang der gesamten Dichtungsoberfläche von der Dichtung erzielt werden kann. Da der Abschnitt der Kernplatte lokal mit einer Ausnehmung in der Ansicht, welche von der Innenseite des Sammlertanks her erfolgt, versehen ist, wird jedoch eine vorragende Länge eines Endabschnitts des Rohres, welche von dem mit einer Ausnehmung versehenen Abschnitt der Kernplatte ins Innere des Sammlertanks vorragt, länger als diejenige des anderen Rohres, welches von einem anderen Abschnitt der Kernplatte vorragt, der ein anderer ist als der mit einer Ausnehmung versehene Abschnitt. Diese Konstruktion weist den nachfolgenden Nachteil mit Bezug auf die Herstellung des Sammlertanks auf.
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Die Rohre werden normalerweise wie folgt an der Kernplatte befestigt. Das heißt, jedes der Rohre wird in das entsprechende Rohraufnahmeloch der Kernplatte eingeführt. Sodann wird ein geeignetes Werkzeug in eine Öffnung eines Endabschnitts des Rohres eingeführt, um die Öffnung des Endabschnitts des Rohres von der Innenseite des Rohres aufzuweiten und um dadurch einen Verbindungsabschnitt von dem Rohr plastisch zu verformen, welcher mit dem peripheren Rand des Aufnahmelochs verbunden wird. Auf diese Weise wird das Rohr temporär an dem Rohraufnahmeloch befestigt. Danach wird das Rohr an die Kernplatte angelötet. Daher muss in dem Fall der
WO 2010/133491 A1 die Stärke der Verformung des Endabschnitts von dem Rohr, welches die lange vorragende Länge, wie oben diskutiert, aufweist, erhöht werden, um den Verbindungsabschnitt des Rohres um eine vorherbestimmte Stärke plastisch zu verformen, welcher mit dem Aufnahmeloch der Kernplatte verbunden wird. Dies kann möglicherweise einen Bruch des Endabschnitts des Rohres verursachen. Alternativ kann die Stärke der plastischen Verformung des Rohres an dem Verbindungsabschnitt, das in dem Aufnahmeloch aufgenommen wird, möglicherweise unzureichend werden. In solch einem Fall kann ein Zwischenraum an einem Lötteil zwischen dem Rohr und dem Aufnahmeloch übermäßig groß werden, um einen Lötdefekt zu verursachen. Des Weiteren kann, wenn die Rohre übermäßig verformt werden, um eine vergrößerte Breite an dem Endabschnitt des Rohres aufzuweisen, eine Größe eines Raums zwischen den Endabschnitten von den benachbarten zwei Rohren reduziert sein. Dadurch kann eine Trennplatte hängenbleiben, d. h. zwischen den Rohren eingefangen sein, ohne an Ort und Stelle in dem Zeitpunkt einer Montage eines Tankhauptkörpers des Sammlertanks gehalten zu werden, wobei dies in einer Verschlechterung der Montageeffizienz resultiert. Bei dem Sammlertank der
WO 2010/133491 A1 ist des Weiteren die Kernplatte lokal in einer Ansicht, welche von der Innenseite des Sammlertanks genommen wird, mit einer Ausnehmung versehen, so dass ein Wärmeaustauschoberflächenbereich zwischen dem Rohr, welches mit dem lokal mit einer Ausnehmung versehenen Abschnitt der Kernplatte verbunden ist, und der Luft an der Außenseite des Sammlertanks im Vergleich mit anderen Rohren reduziert sein kann, welche an der Außenseite von dem lokal mit einer Ausnehmung versehenen Abschnitt an der Kernplatte angeordnet sind.
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Zusammenfassung
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Die vorliegende Offenbarung bzw. Erfindung wird im Hinblick auf die obigen Nachteile gemacht. Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wärmetauscher bereitzustellen, welcher zumindest einen der obigen Nachteile behandelt. Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird ein Wärmetauscher vorgesehen, welcher einen Kern und zwei Sammlertanks umfasst. Der Kern umfasst eine Mehrzahl von Rohren, welche zum Leiten eines Fluids ausgebildet sind. Die zwei Sammlertanks sind an zwei gegenüberliegenden longitudinalen Enden jeweils von der Mehrzahl von Rohren angeordnet und stehen mit der Mehrzahl von Rohren in Kommunikation. Jeder der zwei Sammlertanks umfasst eine Kernplatte, einen Tankhauptkörper, mindestens eine Trennwand, mindestens zwei Tankkammern und ein Dichtungselement. Die Mehrzahl von Rohren ist mit der Kernplatte verbunden. Die zumindest eine Trennwand ist mit dem Tankhauptkörper verbunden. Die mindestens zwei Tankkammern sind durch die Kernplatte, den Tankhauptkörper und die mindestens eine Trennwand gebildet. Eine innere Oberfläche der Kernplatte umfasst eine äußere periphere Dichtungsoberfläche, mindestens zwei Rohrverbindungsoberflächen und mindestens eine Dichtungsoberfläche eines Grenzabschnitts. Die äußere periphere Dichtungsoberfläche ist in einer Schlaufe bzw. Schlaufenform ausgestaltet und erstreckt sich entlang einem äußeren peripheren Randabschnitt von der Kernplatte und klemmt das Dichtungselement im Zusammenwirken mit einem äußeren peripheren Endabschnitt des Tankhauptkörpers. Die mindestens zwei Rohrverbindungsoberflächen erstrecken sich in einer entsprechenden Ebene und sind an einer inneren Seite von der äußeren peripheren Dichtungsoberfläche angeordnet, wo die Mehrzahl von Rohren angeordnet ist. Jede der mindestens zwei Rohrverbindungsoberflächen weist mindestens ein Rohraufnahmeloch auf, durch welche jeweils ein entsprechendes der Mehrzahl von Rohren aufgenommen ist. Die mindestens eine Dichtungsoberfläche eines Grenzabschnitts erstreckt sich in einer entsprechenden Ebene. Jede von der mindestens einen Dichtungsoberfläche eines Grenzabschnitts ist zwischen entsprechenden benachbarten zweien von den mindestens zwei Rohrverbindungsoberflächen angeordnet, um das Dichtungselement im Zusammenwirken mit einem Ende von jedem entsprechenden von der mindestens einen Trennwand zu klemmen. Die äußere periphere Dichtungsoberfläche umfasst mindestens einen Primärabschnitt, mindestens einen Sekundärabschnitt und mindestens einen Übergangsabschnitt. Der mindestens eine Primärabschnitt erstreckt sich in einer entsprechenden Ebene. Die entsprechende Ebene von dem mindestens einen Sekundärabschnitt ist im Allgemeinen parallel zu der entsprechenden Ebene von dem mindestens einen Primärabschnitt und ist in einem Abstand von der entsprechenden Ebene von dem mindestens einen Primärabschnitt in einer Richtung senkrecht zu der entsprechenden Ebene von dem mindestens einen Primärabschnitt angeordnet. Jeder von dem mindestens einen Übergangsabschnitt stellt eine Verbindung zwischen einem entsprechenden von dem mindestens einen Primärabschnitt und einem entsprechenden von dem mindestens einen Sekundärabschnitt her und ist geneigt im Verhältnis zu der entsprechenden Ebene von dem mindestens einen Primärabschnitt und der entsprechenden Ebene von dem mindestens einen Sekundärabschnitt. Die entsprechende Ebene von dem mindestens einen Primärabschnitt ist im Allgemeinen parallel zu der entsprechenden Ebene von den mindestens zwei Rohrverbindungsoberflächen und ist auf einer Seite von der entsprechenden Ebene von den mindestens zwei Rohrverbindungsoberflächen angeordnet, wo eine Außenseite des Sammlertanks angeordnet ist. Die entsprechende Ebene von der mindestens einen Dichtungsoberfläche eines Grenzabschnitts ist von der entsprechenden Ebene von dem mindestens einen Primärabschnitt in einer Richtung senkrecht zu der entsprechenden Ebene von dem mindestens einen Primärabschnitt innerhalb eines Bereichs versetzt, der nicht die entsprechende Ebene von den mindestens zwei Rohrverbindungsoberflächen auf einer Seite überschreitet, wo eine Innenseite bzw. ein Inneres von dem Sammlertank angeordnet ist. Die entsprechende Ebene von dem mindestens einen Sekundärabschnitt ist die gleiche wie die entsprechende Ebene von der mindestens einen Dichtungsoberfläche eines Grenzabschnitts.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich zu Zwecken der Veranschaulichung und sind nicht dazu gedacht, die Reichweite der vorliegenden Erfindung auf irgendeine Art und Weise zu beschränken.
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1 ist eine Vorderansicht des Wärmetauschers gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht entlang der Linie II-II in der 1;
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3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht entlang der Linie III-III in der 1;
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4 ist eine vergrößerte perspektivische Teilansicht, welche ein Hauptmerkmal einer Kernplatte eines Sammlertanks von dem Wärmetauscher der ersten Ausführungsform zeigt;
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5 ist eine perspektivische Ansicht einer Dichtungspackung des Sammlertanks von dem Wärmetauscher der ersten Ausführungsform;
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6 ist eine vergrößerte perspektivische Teilansicht, welche das Hauptmerkmal der Kernplatte, an welcher die Dichtungspackung und die Rohre installiert sind, gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
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7 ist eine vergrößerte perspektivische Teilansicht, welche ein Hauptmerkmal eines Tankhauptkörpers des Sammlertanks von dem Wärmetauscher der ersten Ausführungsform zeigt;
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8 ist eine vergrößerte perspektivische Teilansicht, welche ein Hauptmerkmal einer Kernplatte eines Sammlertanks von einem Wärmetauscher gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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9 ist eine vergrößerte perspektivische Teilansicht, welche das Hauptmerkmal der Kernplatte, an welcher die Dichtungspackung und die Rohre installiert sind, gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
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Detaillierte Beschreibung
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Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bzw. Erfindung werden mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden. Bei jeder der nachfolgenden Ausführungsformen werden ähnliche Komponenten durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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Erste Ausführungsform
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Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezugnahme auf die 1 bis 7 beschrieben werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein Wärmetauscher der vorliegenden Erfindung als ein Wärmetauscher eines Hybridfahrzeugs umgesetzt, bei welchem eine Antriebskraft des Fahrzeugs von einem Verbrennungsmotor und einem elektrischen Antriebsmotor erhalten wird.
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Die 1 ist eine Vorderansicht des Wärmetauschers gemäß der ersten Ausführungsform. Wie es in der 1 gezeigt ist, umfasst der Wärmetauscher der vorliegenden Ausführungsform einen Kern 4 und zwei Sammlertanks 5. Der Kern 4 weist eine Mehrzahl von Rohren 2 und eine Mehrzahl von Rippen 3 auf. Die Rohre 2 sind eines nach dem anderen angeordnet, d. h. sie sind eines nach dem anderen bei im Allgemeinen gleichen Abständen in einer Stapelrichtung davon gestapelt (eine Links-nach-rechts-Richtung in der 1). Die Sammlertanks 5 sind an einem oberen Endabschnitt und einem unteren Endabschnitt jeweils von dem Kern 4 montiert.
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Jedes Rohr 2 ist als ein flaches Rohr gebildet, welches ausgebildet ist, um ein Fluid dort hindurch zu leiten, und weist einen länglichen Querschnitt auf, bei welchem eine längliche Richtung des Querschnitts von dem Rohr mit einer Strömungsrichtung der Luft (auch bezeichnet als eine Luftströmungsrichtung) zusammenfallt, welche um das flache Rohr durch den Kern 4 herum strömt. Eine Längsrichtung des Rohres 2 fällt mit einer Richtung von oben nach unten der 1 zusammen. Jede Rippe 3 ist in einer Wellenform ausgestaltet und ist mit ebenen äußeren Oberflächen von benachbarten zweien der Rohre 2 verbunden. Die Rippe 3 erhöht einen Wärmeleitoberflächenbereich des Kerns 4, um den Wärmeaustausch zwischen dem Fluid, welches durch die Rohre 2 strömt, und der Luft zu befördern.
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Die Sammlertanks 5 sind jeweils an den oberen und unteren Enden (zwei gegenüberliegende longitudinale Enden) der Rohre 2 angeordnet. Jeder Sammlertank 5 ist länglich in einer horizontalen Richtung (Richtung von links nach rechts) der 1 und weist erste und zweite Tankkammern 501, 502 auf, welche mit den Rohren 2 in Kommunikation stehen. Der Sammlertank 5 umfasst eine Kernplatte 51, einen Tankhauptkörper 52 und Trennwände 524. Die Rohre 2 sind aufgenommen durch und verbunden mit der Kernplatte 51. Die Trennwände 524 umfassen eine erste Trennwand 524a und eine zweite Trennwand 524b, welche mit dem Tankhauptkörper 52 verbunden sind, noch genauer sind sie integral mit dem Tankhauptkörper 52 geformt. Der Sammlertank 5 umfasst des Weiteren eine Dichtungspackung 53 (in der 1 nicht gezeigt), welche ein Dichtungselement ist, welches aus Gummi hergestellt ist, und zwischen der Kernplatte 51 und dem Tankhauptkörper 52, welcher die Trennwände 524 aufweist, abdichtet. Des Weiteren umfasst, wie es in der 7 gezeigt ist, welche eine vergrößerte, perspektivische Ansicht ist, die ein Hauptmerkmal von dem Tankhauptkörper 52 zeigt, der Tankhauptkörper 52 eine erste Ausnehmung 5211 und eine zweite Ausnehmung 5212, welche eine nach der anderen in der Stapelrichtung der Rohre 2 angeordnet sind, und eine Zwischenausnehmung 5213 wird zwischen der ersten Ausnehmung 5211 und der zweiten Ausnehmung 5212 in der Stapelrichtung von den Rohren 2 in dem Tankhauptkörper 52 gehalten. Die erste Ausnehmung 5211, die zweite Ausnehmung 5212 und die Zwischenausnehmung 5213 sind mit der Kernplatte 51 verschlossen, um die erste Tankkammer 501, die zweite Tankkammer 502 und eine Zwischenkammer 503 jeweils zu bilden. In anderen Worten sind die ersten und zweiten Kammern 501, 502 und die Zwischenkammer 503 durch die Kernplatte 51, die äußere Wand des Tankhauptkörpers 52 und die ersten und zweiten Trennwände 524 gebildet.
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Einer der Sammlertanks 5, welcher an der oberen Seite angeordnet ist, wird als ein oberer Sammlertank (auch bezeichnet als der erste Sammlertank) 5A bezeichnet, und der andere der Sammlertanks 5, welcher an der unteren Seite angeordnet ist, wird als ein unterer Sammlertank (auch bezeichnet als ein zweiter Sammlertank) 5B bezeichnet. Ein Motorkühlmitteleinlass 81 und ein Kühlmitteleinlass 82 des elektrischen Systems sind in dem oberen Sammlertank 5A gebildet. Der Motorkühlmitteleinlass 81 steht mit der ersten Tankkammer 501 des oberen Sammlertanks 5A in Kommunikation, um Motorkühlmittel in die erste Tankkammer 501 zu liefern. Der Kühlmitteleinlass 82 des elektrischen Systems steht mit der zweiten Tankkammer 502 des oberen Sammlertanks 5A in Kommunikation, um Kühlmittel des elektrischen Systems in die zweite Tankkammer 502 zu liefern. Ein Motorkühlmittelauslass 83 und ein Kühlmittelauslass 84 des elektrischen Systems sind in dem unteren Sammlertank 5B gebildet. Der Motorkühlmittelauslass 83 steht mit der ersten Tankkammer 501 des unteren Sammlertanks 5B in Kommunikation, um das Motorkühlmittel von der ersten Tankkammer 501 auszugeben. Der Kühlmittelauslass 84 des elektrischen Systems steht mit der zweiten Tankkammer 502 des unteren Sammlertanks 5B in Kommunikation, um das Kühlmittel des elektrischen Systems von der zweiten Tankkammer 502 auszugeben. Ein Fluideinlass oder ein Auslass für Fluid, wie zum Beispiel das Kühlmittel, ist nicht an jeder von den Zwischenkammern 503 der oberen und unteren Sammlertanks 5A, 5B vorgesehen, und ein Inneres von jeder Zwischenkammer 503 ist mit Luft gefüllt.
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Obwohl der obere Sammlertank 5A und der untere Sammlertank 5B sich in Bezug auf das Einströmen und das Ausströmen der Kältemittel wie oben diskutiert unterscheiden, sind eine grundlegende Struktur des oberen Sammlertanks 5A und eine grundlegende Struktur des unteren Sammlertanks 5B die gleichen. Bei der vorliegenden Beschreibung wird daher der obere Sammlertank 5A als der Sammlertank 5 in dem Zeitpunkt der Beschreibung der Struktur des Sammlertanks 5 bei der nachfolgenden Beschreibung beschrieben werden.
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Zwei Seitenplatten 6 sind an den zwei seitlichen Seiten jeweils von dem Kern 4, welche in der Stapelrichtung der Rohre 2 zueinander gegenüberliegend sind, vorgesehen, um den Kern 4 zu verstärken. Jede Seitenplatte 6 ist länglich in der Längsrichtung (Rohrlängsrichtung) der Rohre 2, und zwei gegenüberliegende Endabschnitte der Seitenplatte 6 sind verbunden mit, d. h. vereint mit den Sammlertanks 5.
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Der Kern 4 umfasst eine erste Kühleranordnung 41, eine zweite Kühleranordnung 42 und eine thermisch isolierende Anordnung 43. Die erste Kühleranordnung 41 umfasst die entsprechenden Rohre 2, welche mit den ersten Tankkammern 501 des oberen und unteren Sammlertanks 5A, 5B verbunden sind. Die zweite Kühleranordnung 42 umfasst die entsprechenden Rohre 2, welche mit den zweiten Tankkammern 502 des oberen und unteren Sammlertanks 5A, 5B verbunden sind. Die thermisch isolierende Anordnung 43 umfasst zwei der Rohre 2, welche mit den Zwischenkammern 503 des oberen und unteren Sammlertanks 5 verbunden sind. Die zwei Rohre 2 der thermisch isolierenden Anordnung 43 sind mit der Zwischenkammer 503 des oberen und unteren Sammlertanks 5A, 5B verbunden und leiten nicht Fluid, wie zum Beispiel das Kühlmittel. Das heißt, das Fluid strömt nicht durch diese zwei Rohre 2. Bei der vorliegenden Ausführungsform umfasst die thermisch isolierende Anordnung 43 die zwei Rohre 2. Die Anzahl der Rohre 2 der thermisch isolierenden Anordnung 43 ist jedoch nicht auf diese Anzahl beschränkt und kann zu eins oder drei oder mehr geändert werden.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform tauscht die erste Kühleranordnung 41 Wärme zwischen dem Motorkühlmittel, welches durch den Motor (nicht gezeigt) zirkulieren gelassen wird, und der Luft zum Kühlen des Motorkühlmittels aus. Des Weiteren tauscht die zweite Kühleranordnung 42 Wärme zwischen dem Kühlmittel des elektrischen Systems, welches durch den elektrischen Motor (nicht gezeigt) und einen elektrischen Steuerschaltkreis (z. B. ein Inverterschaltkreis) zirkulieren gelassen wird, welcher den elektrischen Motor steuert, und der Luft zum Kühlen des Kühlmittels des elektrischen Systems aus, welches den elektrischen Motor und den elektrischen Steuerschaltkreis kühlt. Die erste Kühleranordnung 41 und die zweite Kühleranordnung 42 entsprechen der Mehrzahl von Wärmeaustauschanordnungen (erste und zweite Wärmeaustauschanordnungen) der vorliegenden Erfindung.
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Als nächstes wird die Struktur des Sammlertanks 5 im Detail beschrieben werden. Die 2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht entlang der Linie II-II der 1, welche einen Querschnitt der ersten Tankkammer 501 des Sammlertanks 5 zeigt. Die 3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht entlang der Linie III-III der 1, welche einen Querschnitt der Zwischenkammer 503 des Sammlertanks 5 zeigt. Die 4 ist eine vergrößerte perspektivische Teilansicht, welche ein Hauptmerkmal der Kernplatte 51 des Sammlertanks 5 zeigt. Die 5 ist eine perspektivische Ansicht der Dichtungspackung 53 des Sammlertanks 5. Die 6 ist eine vergrößerte perspektivische Teilansicht, welche das Hauptmerkmal der Kernplatte 51 zeigt, an welcher die Dichtungspackung 53 und die Rohre 2 montiert sind. Die 7 ist eine vergrößerte perspektivische Teilansicht, welche ein Hauptmerkmal des Tankhauptkörpers 52 des Sammlertanks 5 zeigt.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Kernplatte 51 des Sammlertanks 5 aus einer Aluminiumlegierung hergestellt, und der Tankhauptkörper 52 des Sammlertanks 5 ist aus Polyamidharz, welches mit Glasfaser verstärkt ist, hergestellt. Wie es in den 2 und 3 gezeigt ist, werden in einem Zustand, in welchem die Dichtungspackung 53, welche aus Gummi hergestellt ist, zwischen der Kernplatte 51 und dem Tankhauptkörper 52 sowie zwischen der Kernplatte 51 und den Trennwänden 524 gehalten wird, Vorsprünge 516 der Kernplatte 51, welche später beschrieben werden, gegen den Tankhauptkörper 52 durch eine Verpressung gebogen, um den Tankhauptkörper 52 an der Kernplatte 51 zu befestigen.
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Die Kernplatte 51 ist in einer im Allgemeinen rechteckigen, ebenen Form ausgebildet und umfasst eine Nut 512, zwei Rohrverbindungsabschnitte 511 und einen Grenzabschnitt 518. Die Nut 512 ist in einer Schlaufenform ausgebildet und erstreckt sich entlang einem äußeren peripheren Randabschnitt der Kernplatte 51. Die zwei Rohrverbindungsabschnitte 511 sind an zwei Stellen positioniert, welche zu der ersten Tankkammer 501 und der zweiten Tankkammer 502 jeweils entsprechen, und die Rohraufnahmelöcher 517 sind in jedem der Rohrverbindungsabschnitte 511 gebildet. Der Grenzabschnitt 518 ist zwischen den Rohrverbindungsabschnitten 511 gehalten und ist an einer Stelle positioniert, welche der Zwischenkammer 503 entspricht. Ein Flanschabschnitt 521, welcher an einem Endabschnitt von dem Tankhauptkörper 52 gebildet ist, sowie die Dichtungspackung 53 sind in die Nut 512 eingesetzt. Der Flanschabschnitt 521 des Tankhauptkörpers 52 bildet einen äußeren peripheren Endabschnitt der vorliegenden Erfindung.
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Die Nut 512 der Kernplatte 51 umfasst drei Abschnitte. Noch genauer umfasst die Nut 512 einen inneren Wandabschnitt (auch bezeichnet als ein innerer vertikaler. Wandabschnitt) 513, einen äußeren peripheren Abschnitt 514 und einen äußeren Wandabschnitt (auch bezeichnet als ein äußerer vertikaler Wandabschnitt) 515. Der innere Wandabschnitt 513 ist im Allgemeinen in einem rechten Winkel von äußeren peripheren Rändern der Rohrverbindungsabschnitte 511 gebogen und erstreckt sich in der 2 nach unten. Der äußere periphere Abschnitt 514 erstreckt sich von einem unteren Ende des inneren Wandabschnitts 513 in einer horizontalen Richtung in der 2. Der äußere Wandabschnitt 515 ist im Allgemeinen in einem rechten Winkel von einem äußeren peripheren Rand von dem äußeren peripheren Abschnitt 514 gebogen und erstreckt sich in der 2 nach oben. Die Vorsprünge 516, von denen jeder in einer im Allgemeinen rechteckigen Form ausgebildet ist, sind in im Allgemeinen gleichen Abständen entlang einem oberen Ende von dem äußeren Wandabschnitt 515 angeordnet. Die Vorsprünge 516 erstrecken sich ursprünglich in die gleiche Richtung wie diejenige des äußeren Wandabschnitts 515 und sind im Allgemeinen in der horizontalen Richtung nach innen gebogen, um den Flanschabschnitt 521 gegen die Dichtungspackung 53 beim Platzieren des Flanschabschnitts 521 des Tankhauptkörpers 52 in der Nut 512 zu zwingen.
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Mit Bezugnahme auf die 2 und 4 ist ein Hauptteil einer äußeren peripheren Dichtungsoberfläche 514a, welche eine innere Oberfläche (obere Oberfläche in den 2 und 4) des äußeren peripheren Abschnitts 514 der Nut 512 ist, in einer entsprechenden Ebene angeordnet, welche auf einer Seite (untere Seite in den 2 und 4) von den Rohrverbindungsoberflächen 511a positioniert ist, welche innere Oberflächen der Rohrverbindungsabschnitte 511 sind, wo eine Außenseite von dem Sammlertank 5 angeordnet ist. Die äußere periphere Dichtungsoberfläche 514a ist in einer Schlaufe bzw. Schlaufenform ausgebildet und erstreckt sich entlang dem äußeren peripheren Randabschnitt der Kernplatte 51 und klemmt die Dichtungspackung 53 im Zusammenwirken mit dem Flanschabschnitt 521 des Tankhauptkörpers 52. Bei dieser Beschreibung umfasst dieser Hauptteil der äußeren peripheren Dichtungsoberfläche 514a zwei Primärabschnitte 514a1. Mit Bezugnahme auf die 3 und 4 erstrecken sich zwei Abschnitte der äußeren peripheren Dichtungsoberfläche 514a, welche benachbart zu einer Dichtungsoberfläche 518a eines Grenzabschnitts sind, welche eine innere Oberfläche von dem Grenzabschnitt 518 ist, in einer entsprechenden Ebene, in welcher die Dichtungsoberfläche 518a des Grenzabschnitts angeordnet ist. Bei der vorliegenden Beschreibung werden diese zwei Abschnitte der äußeren peripheren Dichtungsoberfläche 514a, welche benachbart zu der Dichtungsoberfläche 518a des Grenzabschnitts sind, als Sekundärabschnitte 514a2 bezeichnet. Eine Grenze zwischen jedem Sekundärabschnitt 514a2 und der Dichtungsoberfläche 518a des Grenzabschnitts wird durch eine Punkt-Punkt-Strich-Linie in der 4 für die Erleichterung des Verständnisses angegeben.
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Der innere Wandabschnitt 513 ist in der Nut 512 an den Stellen nicht vorhanden, wo jeweils die Sekundärabschnitte 514a2 gebildet sind. Des Weiteren umfasst die äußere periphere Dichtungsoberfläche 514a weiterhin vier Übergangsabschnitte 514a3, von denen jeder eine Verbindung zwischen dem entsprechenden benachbarten Primärabschnitt 514a und dem entsprechenden benachbarten Sekundärabschnitt 514a2 herstellt. Daher weist die Kernplatte 51, wenn die Kernplatte 51 in der 1 betrachtet wird, eine trapezoide Ausnehmung auf.
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Mit Bezugnahme auf die 4 erstrecken sich die zwei Rohrverbindungsoberflächen 511a, welche auf der einen Seite und der anderen Seite von der Dichtungsoberfläche 518a des Grenzabschnitts in der Stapelrichtung der Rohre 2 jeweils angeordnet sind, in der entsprechenden gemeinsamen Ebene (der gleichen Ebene) auf der inneren Seite der äußeren peripheren Dichtungsoberfläche 514a, wo die Rohre 2 angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform ist die Ebene der Dichtungsoberfläche 518a des Grenzabschnitts die gleiche wie die Ebene der Rohrverbindungsoberflächen 511a, d. h. die Dichtungsoberfläche 518a des Grenzabschnitts und die Rohrverbindungsoberflächen 511a erstrecken sich in der gemeinsamen Ebene. Des Weiteren sind die Rohraufnahmelöcher 517, in welchen jeweils das entsprechende Rohr 2 aufgenommen, durch Verpressung befestigt und verlötet ist, eines nach dem anderen in der Stapelrichtung der Rohre 2 in jeder Rohrverbindungsoberfläche 511a angeordnet. Ein peripherer Vorsprung 517a ist gebildet, um nach oben in der 4 um jedes Rohrverbindungsloch 517 herum vorzuragen durch einen Entgratungsvorgang, um die Befestigung des Rohres 2 durch das Verpressen und das Löten des Rohres 2 relativ zu dem Rohrverbindungsloch 517 sicher auszuführen. Des Weiteren sind zwei Seitenplattenaufnahmelöcher (nicht gezeigt), in welchen die Seitenplatten 6 jeweils aufgenommen und eingelötet sind, an zwei äußeren Endabschnitten der Rohrverbindungsoberflächen 511a gebildet, welche zueinander in der Stapelrichtung der Rohre 2 gegenüberliegend sind. Die zwei Rohraufnahmelöcher 517, in welchen die zwei Rohre 2 (die Rohre 2, welche das Fluid nicht leiten) der thermisch isolierenden Anordnung 43 aufgenommen, durch eine Verpressung befestigt und verlötet sind, sind eines nach dem anderen in der Stapelrichtung der Rohre 2 in der Dichtungsoberfläche 518a des Grenzabschnitts angeordnet.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform erstreckt sich, wie es in der 4 gezeigt ist, die Dichtungsoberfläche 518a des Grenzabschnitts von dem Grenzabschnitt 518 der Kernplatte 51 in der entsprechenden gemeinsamen Ebene, in welcher sich die Rohrverbindungsoberflächen 511a der Rohrverbindungsabschnitte 511 und die Sekundärabschnitte 514a2 der äußeren peripheren Dichtungsoberfläche 514a erstrecken. Die entsprechende gemeinsame Ebene, in welcher sich die Dichtungsoberfläche 518a des Grenzabschnitts, die Rohrverbindungsoberflächen 511a und die Sekundärabschnitte 514a2 erstrecken, ist im Allgemeinen parallel zu einer Ebene der Primärabschnitte 514a1 und ist in einem Abstand von der Ebene der Primärabschnitte 514a1 in einer Richtung vorgesehen, welche senkrecht zu der Stapelrichtung der Rohre 2 ist und welche senkrecht zu der Ebene der Primärabschnitte 514a1 ist, weg von der Mitte des Kerns 4 (die longitudinale Mitte der Rohre 2), d. h. weg von der Außenseite von dem Sammlertank 5. Des Weiteren sind, wie es in der 6 gezeigt ist, Trenndichtungsabschnitte 532 der Dichtungspackung 53, welche später beschrieben wird, an der Dichtungsoberfläche 518a des Grenzabschnitts eingerichtet. Die Dichtungsoberfläche 518a des Grenzabschnitts kann die Trenndichtungsabschnitte 532 der Dichtungspackung 53 im Zusammenwirken mit einem Ende von der ersten Trennwand 524a und einem Ende von der zweiten Trennwand 524b, die in dem Tankhauptkörper 52 vorgesehen sind, klemmen und komprimieren.
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Als nächstes wird die Dichtungspackung 53 im Detail mit Bezugnahme auf die 5 beschrieben werden. Die Dichtungspackung 53 umfasst einen Schlaufenabschnitt 531 und die Trenndichtungsabschnitte 532, welche integral gebildet sind. Der Schlaufenabschnitt 531 ist in einer Schlaufe ausgebildet, um zu der äußeren peripheren Dichtungsoberfläche 514a der Kernplatte 51 zu entsprechen. Jeder von den Trenndichtungsabschnitten 532 dichtet zwischen der Dichtungsoberfläche 518a des Grenzabschnitts der Kernplatte 51 und der entsprechenden Trennwand 524a, 524b ab. Der Schlaufenabschnitt 531 der Dichtungspackung 53 umfasst des Weiteren zwei Packungsprimärabschnitte 531a, zwei Packungssekundärabschnitte 531b und vier Packungsübergangsabschnitte 531c, welche gebildet sind, um zu den zwei Primärabschnitten 514a1, den zwei Sekundärabschnitten 514a2 und den vier Übergangsabschnitten 514a3 jeweils zu entsprechen, was die Position und die Höhe betrifft. Die Trenndichtungsabschnitte 532 umfassen einen ersten Trenndichtungsabschnitt 532a und einen zweiten Trenndichtungsabschnitt 532b, welche mit der ersten Trennwand 524a und der zweiten Trennwand 524b von dem Tankhauptkörper 52 jeweils in Kontakt stehen. Die ersten und zweiten Trenndichtungsabschnitte 532a, 532b sind mit den Packungssekundärabschnitten 531b auf der gleichen Ebene, d. h. der gleichen Höhe (in der gleichen Ebene), verbunden. Die Dichtungspackung 53, welche in der oben beschriebenen Art und Weise ausgestaltet ist, ist auf der äußeren peripheren Dichtungsoberfläche 514a und der Dichtungsoberfläche 518a des Grenzabschnitts der Kernplatte 51, wie es in der 6 gezeigt ist, angeordnet.
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Als nächstes wird mit Bezugnahme auf die 7 der Tankhauptkörper 52 beschrieben werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist ein oberer Abschnitt des Tankhauptkörpers 52 in eine bogenförmige Form gebogen, und der Tankhauptkörper 52 ist länglich in der Stapelrichtung der Rohre 2. Der Flanschabschnitt 521 ist gebildet, um sich vollständig um ein Öffnungsende des Tankhauptkörpers 52 herum zu erstrecken. Eine Form des Flanschabschnitts 521 des Tankhauptkörpers 52 entspricht einer Form der äußeren peripheren Dichtungsoberfläche 514a der Kernplatte 51. Wenn der Tankhauptkörper 52 in der 1 betrachtet wird (d. h. von einer Vorderseite des Wärmetauschers betrachtet), ist daher die trapezoide Ausnehmung um einen dritten Hauptkörperabschnitt 5203 des Tankhauptkörpers 52, welcher später beschrieben wird, gebildet.
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Der Tankhauptkörper 52 umfasst einen ersten Hauptkörperabschnitt 5201, einen zweiten Hauptkörperabschnitt 5202 und den dritten Hauptkörperabschnitt 5203, welche die erste Ausnehmung 5211, die zweite Ausnehmung 5212 und die Zwischenausnehmung 5213 jeweils darin bilden. Die erste Ausnehmung 5211, die zweite Ausnehmung 5212 und die Zwischenausnehmung 5213 sind mit der Kernplatte 51 verschlossen, um die erste Tankkammer 501, die zweite Tankkammer 502 und die Zwischenkammer 503 von dem Sammlertank 5 jeweils zu bilden.
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Die erste Trennwand 524a ist zwischen der ersten Ausnehmung 5211 und der Zwischenausnehmung 5213 gebildet, um zwischen ihnen zu trennen, d. h. eine Unterteilung zu bilden, und die zweite Trennwand 524b ist zwischen der zweiten Ausnehmung 5212 und der Zwischenausnehmung 5213 gebildet, um zwischen ihnen zu trennen, d. h. eine Unterteilung zu bilden. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Höhe des dritten Hauptkörperabschnitts 5023 niedriger als diejenige des ersten Hauptkörperabschnitts 5201 und des zweiten Hauptkörperabschnitts 5202. Daher weist jede von der ersten Trennwand 524a und der zweiten Trennwand 524b einen nach außen ausgesetzten Abschnitt neben einem Frontabschnitt auf, welcher zu der Zwischenausnehmung 5213 zugewandt ist. Des Weiteren umfasst der dritte Hauptkörperabschnitt 5203 zwei Verstärkungsrippen 525, welche zwischen dem ersten Hauptkörperabschnitt 5201 und dem zweiten Hauptkörperabschnitt 5202 eine Verbindung herstellen.
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Eine Flanschdichtungsoberfläche 522 ist in dem Flanschabschnitt 521 des Tankhauptkörpers 52 gebildet. Die Flanschdichtungsoberfläche 522 steht mit dem Schlaufenabschnitt 531 der Dichtungspackung 53 in Kontakt, um die Dichtungspackung 53 um eine vorherbestimmte Kompressionsstärke im Zusammenwirken mit der äußeren peripheren Dichtungsoberfläche 514a der Kernplatte 51 zu klemmen und zu komprimieren. Die Flanschdichtungsoberfläche 522 umfasst daher zwei Flanschprimärabschnitte 522a, zwei Flanschsekundärabschnitte 522b und vier Flanschübergangsabschnitte 522c, um zu den zwei Primärabschnitten 514a1, den zwei Sekundärabschnitten 514a2 und den vier Übergangsabschnitten 514a3 jeweils zu entsprechen.
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Ein Vorsprungsabschnitt 523, welcher in einer bogenförmigen Form (einer halbzylindrischen Form) in Richtung zu dem Schlaufenabschnitt 531 der Dichtungspackung 53 vorragt, ist in der Flanschdichtungsoberfläche 522 gebildet. Der Vorsprungsabschnitt 523 ist vorgesehen, um die Kraft zu reduzieren, welche erforderlich ist, um die Dichtungspackung 53 um eine vorherbestimmte Stärke zu komprimieren und zu deformieren, und um das passende Kompressionsverhältnis der Dichtungspackung 53 umzusetzen.
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Der Vorsprungsabschnitt 523, welcher in der bogenförmigen Form (der halbzylindrischen Form) in Richtung zu dem Trenndichtungsabschnitt 532a, 532b vorragt, ist ebenso in dem Ende der ersten Trennwand 524a und dem Ende der zweiten Trennwand 524b gebildet.
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Wie oben diskutiert, komprimieren bei dem Sammlertank 5 des Wärmetauschers der vorliegenden Ausführungsform die Flanschprimärabschnitte 522a, die Flanschsekundärabschnitte 522b und die Flanschübergangsabschnitte 522c des Tankhauptkörpers 52 die Packungsprimärabschnitte 531a, die Packungssekundärabschnitte 531b und die Packungsübergangsabschnitte 531c der Dichtungspackung 53 im Zusammenwirken mit den Primärabschnitten 514a1, den Sekundärabschnitten 514a2 und den Übergangsabschnitten 514a3 der äußeren peripheren Dichtungsoberfläche 514a der Kernplatte 51. Des Weiteren komprimieren die Endoberfläche der ersten Trennwand 524a und die Endoberfläche der zweiten Trennwand 524b des Tankhauptkörpers 52 den ersten Trenndichtungsabschnitt 532a und den zweiten Trenndichtungsabschnitt 532b der Dichtungspackung 53 im Zusammenwirken mit der Dichtungsoberfläche 518a des Grenzabschnitts der Kernplatte 51. Hierdurch wird die Lücke zwischen dem Tankhauptkörper 52 und der Kernplatte 51 durch die Dichtungspackung 53 abgedichtet.
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Zu diesem Zeitpunkt erstrecken sich die Primärabschnitte 514a1 und die Sekundärabschnitte 514a2 der äußeren peripheren Dichtungsoberfläche 514a der Kernplatte 51 und die Dichtungsoberfläche 518a des Grenzabschnitts in der horizontalen Richtung in der 1. Des Weiteren ist, obwohl jeder Übergangsabschnitt 514a3 relativ zu der Ebene des benachbarten Primärabschnitts 514a1 und der Ebene des benachbarten Sekundärabschnitts 514a2 geneigt ist, ein Neigungswinkel des Übergangsabschnitts 514a3 moderat, d. h. ist flach. Daher sind die Kräfte, welche auf die Dichtungspackung 53 wirken, meist Kräfte, von denen jede eine im Allgemeinen vertikale Komponente aufweist. Die Komprimierung der Dichtungspackung 53 kann somit zuverlässig umgesetzt werden.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform sind des Weiteren die Rohrverbindungsoberflächen 511a und die Dichtungsoberfläche 518a des Grenzabschnitts der Kernplatte 51 in der entsprechenden gemeinsamen Ebene angeordnet. Daher sind die ungleichförmigen Rohre, welche die lange vorragende Länge in Richtung zu der Innenseite von dem Sammlertank 5 aufweisen, nicht vorhanden. Als ein Ergebnis kann der Befestigungsvorgang von jedem Rohr 2 in dem entsprechenden Rohraufnahmeloch 517 durch die Verpressung zuverlässig ausgeführt werden. Auch die ungleichförmigen Rohre, welche die kurze ausgesetzte Länge in der Luft an dem Kern 4 aufweisen, sind nicht vorhanden.
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Zweite Ausführungsform
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Als nächstes wird mit Bezugnahme auf die 8 und 9 eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben werden. Die 8 ist hier eine vergrößerte perspektivische Teilansicht, welche ein Hauptmerkmal der Kernplatte 51 des Sammlertanks 5 des Wärmetauschers der zweiten Ausführungsform zeigt. Die 9 ist eine vergrößerte perspektivische Teilansicht, welche das Hauptmerkmal der Kernplatte 51 zeigt, an welcher die Dichtungspackung 53 und die Rohre 2 eingebaut sind, gemäß der zweiten Ausführungsform.
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Wie es in den 8 und 9 gezeigt ist, ist der Wärmetauscher der zweiten Ausführungsform ähnlich zu demjenigen der ersten Ausführungsform, außer dass die Dichtungsoberfläche 518a des Grenzabschnitts der Kernplatte 51 von den Rohrverbindungsoberflächen 511a auf die Seite versetzt ist, wo die Außenseite des Sammlertanks 5 angeordnet ist, d. h. auf die untere Seite des Sammlertanks 5 (die Seite, wo der andere Sammlertank 5 angeordnet ist, d. h. wo die Mitte des Kerns 4 angeordnet ist) in der 8. Selbst bei dieser Ausführungsform ist ähnlich zu der ersten Ausführungsform die Ebene der Dichtungsoberfläche 518a des Grenzabschnitts von der Ebene der Primärabschnitte 514a1 in der Richtung senkrecht zu der Ebene der Primärabschnitte 514a1 innerhalb eines Bereichs versetzt, der nicht die Ebene der Rohrverbindungsoberflächen 511a auf der Seite überschreitet, wo ein Inneres von dem Sammlertank 5 angeordnet ist, d. h. auf der Seite gegenüberliegend von der Außenseite des Sammlertanks 5, d. h. gegenüberliegend von der Mitte des Kerns 4. Bei dieser Ausführungsform ist noch genauer die Ebene der Dichtungsoberfläche 518a des Grenzabschnitts zwischen der Ebene der Primärabschnitte 514a1 und der Ebene der Rohrverbindungsoberflächen 511a in der Richtung senkrecht zu der Ebene der Primärabschnitte 514a1 angeordnet. Ähnlich zu der ersten Ausführungsform sind bei der zweiten Ausführungsform des Weiteren die Sekundärabschnitte 514a2 der äußeren peripheren Dichtungsoberfläche 514a und die Dichtungsoberfläche 518a des Grenzabschnitts der Kernplatte 51 miteinander auf der gleichen Ebene verbunden, d. h. in der entsprechenden gemeinsamen Ebene, und die äußere periphere Dichtungsoberfläche 514a umfasst die Primärabschnitte 514a1, die Sekundärabschnitte 514a2 und die Übergangsabschnitte 514a3. Des Weiteren ist eine Grenze zwischen jedem Sekundärabschnitt 514a2 der äußeren peripheren Dichtungsoberfläche 514a und der Dichtungsoberfläche 518a des Grenzabschnitts durch eine Punkt-Punkt-Strich-Linie in der 8 zur Erleichterung des Verständnisses angegeben.
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Der Sammlertank 5 der zweiten Ausführungsform ist auf die oben beschriebene Art und Weise gebildet, so dass der Neigungswinkel von jedem Übergangsabschnitt 514a3 relativ zu den Primärabschnitten und Sekundärabschnitten 514a1, 514a2 noch moderater gemacht werden kann, d. h. flacher im Vergleich zu der ersten Ausführungsform. Daher wird die vorragende Länge von jedem entsprechenden Rohr 2, welches von der Dichtungsoberfläche 518a des Grenzabschnitts ins Innere der Zwischenkammer 503 vorragt, länger als diejenige der anderen Rohre 2. Die vorragende Länge der obigen Rohre 2, welche von der Dichtungsoberfläche 518a des Grenzabschnitts vorragen, ist jedoch immer noch kürzer als diejenige der zuvor vorgeschlagenen Technik, bei welcher die äußere periphere Dichtungsoberfläche sich in der entsprechenden Ebene erstreckt, und die Dichtungsoberfläche des Grenzabschnitts und die äußere periphere Dichtungsoberfläche sind auf der gleichen Ebene angeordnet, d. h. in der gleichen einzigen entsprechenden Ebene. Die geeignete Dichtungsleistung kann daher aufrechterhalten werden, und der Befestigungsvorgang von jedem Rohr 2 in dem entsprechenden Rohraufnahmeloch 517 durch die Verpressung kann noch zuverlässiger im Vergleich zu der zuvor vorgeschlagenen Technik ausgeführt werden.
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Es werden nun Modifikationen der obigen Ausführungsformen beschrieben werden.
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Wie es oben diskutiert wurde, ist es wünschenswert, mindestens ein Rohr 2, welches nicht das Fluid leitet, in der thermisch isolierenden Anordnung 43 des Kerns 4 zu verwenden. Die thermisch isolierende Anordnung 43 kann jedoch von dem Kern 4 in einem Fall weggelassen werden, in welchem eine Temperaturdifferenz zwischen der ersten Kühleranordnung 41 und der zweiten Kühleranordnung 42 gering ist. In solch einem Fall umfasst der Sammlertank 5 nicht die Zwischenkammer 503, und eine einzige Trennwand 524, welche zwischen der ersten Tankkammer 501 und der zweiten Tankkammer 502 unterteilt, die Dichtungsoberfläche 518a des Grenzabschnitts und der Trenndichtungsabschnitt 532 der Dichtungspackung 53 sind zwischen zwei benachbarten Rohren der ersten Kühleranordnung 41 und der zweiten Kühleranordnung 42 angeordnet, welche benachbart zueinander angeordnet sind.
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Bei der ersten und zweiten Ausführungsform umfasst der Sammlertank 5 des Weiteren die zwei Tankkammern 501, 502, die einzige Zwischenkammer 503 und den einzigen Grenzabschnitt 518 der Kernplatte 51. Die Anzahl der Trennwände kann jedoch erhöht werden, um die Anzahl der Tankkammern, der Zwischenkammer(n) und der Grenzabschnitt(e) zu erhöhen. Auch kann die Anzahl der ersten Kühleranordnung 41 und der zweiten Kühleranordnung 42 (d. h. die Wärmeaustauschanordnungen) auf drei oder mehr erhöht werden, und die Anzahl der thermisch isolierenden Anordnung 43 kann auf zwei oder mehr, abhängig von der Anzahl der Wärmeaustauschanordnungen, erhöht werden.
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Zusätzliche Vorteile und Modifikationen werden dem Fachmann des Gebiets unmittelbar offenbar werden. Die vorliegende Erfindung in ihren breiteren Begriffen ist daher nicht auf die spezifischen Details, die beispielhafte Vorrichtung und die darstellenden Beispiele, welche gezeigt und beschrieben sind, beschränkt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2010/133491 A1 [0002, 0003, 0004, 0005, 0005]
