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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bzw. Erfindung betrifft eine Rippe und einen Wärmetauscher, welcher die Rippe umfasst.
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HINTERGRUND
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In herkömmlicher Weise weist eine Rippe für einen Wärmetauscher mehrere Blenden auf einer Oberfläche der Rippe auf und die Blenden sind in einer Strömungsrichtung der Luft angeordnet. Die Blenden sind durch ein Einschneiden der Rippe und ein Anheben des eingeschnittenen Teils der Rippe bereitgestellt. Eine Vielzahl von Technologien wurde zur Verbesserung einer Wärmeaustauschkapazität der Rippe durch ein Verändern der Formen der Blenden vorgeschlagen, wie zum Beispiel einer Länge und eines Neigungswinkels des eingeschnittenen Teils der Rippe (man nehme z. B. Bezug auf das Patentdokument 1 (
JP 4690605 B2 ), das Patentdokument 2 (
US 5,730,214 A ), das Patentdokument 3 (
JP 2005-003350 A , welches der
US 2007/0051502 A1 entspricht) und das Patentdokument 4 (
JP 5-045474 U )).
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Eine Rippe für einen Wärmetauscher, welche in dem Patentdokument 1 beschrieben ist, umfasst einen Änderungsteil, welcher an einem mittleren Teil von der Rippe in einer Strömungsrichtung der Luft vorgesehen ist, und die Strömungsrichtung der Luft wird an dem Änderungsteil geändert. Die Rippe weist stromabwärtige Blenden auf, welche stromabwärts von dem Änderungsteil angeordnet sind, und stromaufwärtige Blenden, welche stromaufwärts von dem Änderungsteil in der Strömungsrichtung der Luft angeordnet sind. Die stromabwärtigen Blenden sind von einer Oberfläche der Rippe bei einem kleineren Winkel als demjenigen der stromaufwärtigen Rippen geneigt.
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Eine Rippe für einen Wärmetauscher, welche in dem Patentdokument 2 beschrieben ist, umfasst einen Änderungsteil, stromaufwärtige Blenden und stromabwärtige Blenden, ähnlich zu dem Patentdokument 1. Die stromaufwärtigen Blenden sind derart angeordnet, dass Neigungswinkel von ihnen nach und nach in einer Luftströmungsrichtung in einem gleichmäßigen Muster zunehmen und die stromabwärtigen Blenden sind derart angeordnet, dass Neigungswinkel von ihnen nach und nach in der Strömungsrichtung von Luft in einem gleichmäßigen Muster abnehmen.
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Bei einem Wärmetauscher, welcher in dem Patentdokument 3 beschrieben ist, sind lange Blenden und kurze Blenden abwechselnd angeordnet, um eine Effizienz eines Wärmeaustauschs der Rippe zu verbessern. Bei einem Wärmetauscher, der in dem Patentdokument 4 beschrieben ist, weist eine am weitesten stromabwärts gelegene Blende von mehreren Blenden in einer Strömungsrichtung von Luft eine längere Länge auf als diejenige der anderen Blenden oder ist von einer Blende angrenzend zu der am weitesten stromabwärts liegenden Blende um einen längeren Abstand getrennt als die Abstände zwischen den anderen zweien der mehreren Blenden.
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Wenn eine Blendenteilung derart verringert ist, dass die Anzahl von Blenden in einer Rippe erhöhte ist, kann die Effizienz einer Wärmeübertragung der Rippe aufgrund der Kanteneffekte der Blenden erhöht sein und die Wärmeaustauschkapazität der Rippe kann dadurch erhöht sein.
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Wenn jedoch die Blendenteilung verringert ist, so dass die Anzahl der Blenden erhöht ist, kann ein Luftströmungswiderstand der Rippe erhöht sein aufgrund der Abnahme des gesamten Bereichs von Blendendurchlässen, der zwischen zwei zueinander angrenzenden Blenden vorgesehen ist. Wenn ein Wärmetauscher mit der Rippe mit einem Gebläselüfter kombiniert wird, welcher Luft zu dem Wärmetauscher bläst, kann eine Strömungsrate von Luft, welche durch die Blendendurchlässe hindurchströmt, abnehmen und die Wärmeaustauschkapazität der Rippe kann sich als ein Ergebnis verringern. In anderen Worten, kann, selbst wenn lediglich die Blendenteilung in der Rippe, welche mehrere Blenden aufweist, kurz gemacht wird, die Wärmeaustauschkapazität nicht erhöht werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Rippe und einen Wärmetauscher, welcher die Rippe umfasst, bereitzustellen, welche eine hohe Wärmeaustauschkapazität aufweisen.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Rippe für einen Wärmetauscher mit einer äußeren Oberfläche eines Wärmeaustauschobjekts verbunden, um einen Wärmeaustausch zwischen dem Wärmeaustauschobjekt und einem Fluid, welches in der Nähe des Wärmeaustauschobjekts strömt, zu unterstützen. Die Rippe umfasst einen ebenen Abschnitt, eine Mehrzahl von Blenden und einen Fluidumkehrteil. Der ebene Abschnitt weist eine Form in etwa parallel zu einer Strömungsrichtung des Fluids auf, die Mehrzahl der Blenden ist von dem ebenen Abschnitt eingeschnitten und geneigt und die Mehrzahl der Blenden ist in der Strömungsrichtung des Fluids angeordnet. Der Fluidumkehrteil ist zwischen zweien der Mehrzahl von zueinander benachbarten Blenden angeordnet und der Fluidumkehrteil weist eine in etwa parallele Oberfläche zu der Strömungsrichtung des Fluids auf. Die Mehrzahl der Blenden sind in eine stromaufwärtige Gruppe, welche stromaufwärts von dem Fluidumkehrteil in der Strömungsrichtung des Fluids angeordnet ist, und eine stromabwärtige Gruppe unterteilt, welche stromabwärts von dem Fluidumkehrteil in der Strömungsrichtung des Fluids angeordnet ist. Die Blenden der stromaufwärtigen Gruppe sind von dem ebenen Abschnitt in einer Neigungsrichtung entgegengesetzt von einer Neigungsrichtung geneigt, in welcher die Blenden der stromabwärtigen Gruppe von dem ebenen Abschnitt geneigt sind. Die Mehrzahl der Blenden von mindestens einer von der stromaufwärtigen Gruppe und der stromabwärtigen Gruppe umfasst mindestens erste Blenden und zweite Blenden. Die ersten Blenden sind von dem ebenen Abschnitt in einem ersten Neigungswinkel größer als einem zweiten Neigungswinkel geneigt, in welchem die zweiten Blenden von dem ebenen Abschnitt geneigt sind. Die zweiten Blenden sind angrenzend zu dem Fluidumkehrteil angeordnet.
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Dementsprechend kann ein Druckverlust, welcher erzeugt wird, wenn eine Strömungsrichtung von dem Fluid an dem Fluidumkehrteil umgekehrt wird, reduziert werden, und ein Strömungswiderstand des Fluids kann reduziert werden. Des Weiteren kann, da eine der Blenden, welche unmittelbar stromabwärts von dem Fluidumkehrteil in der Strömungsrichtung des Fluids angeordnet ist, effektiv verwendet werden kann, eine Wärmeübergangsrate erhöht werden aufgrund eines Kanteneffekts der Blende, welche unmittelbar stromabwärts von dem Fluidumkehrteil angeordnet ist. Eine Wärmestrahlungskapazität ist als ein Ergebnis erhöht und eine Wärmeaustauschkapazität kann dadurch erhöht sein.
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Die zweiten Blenden können hinsichtlich einer Blendenteilung größer sein als die ersten Blenden. Dementsprechend kann ein Druckwiderstand der zweiten Blenden erhöht sein. Daher können sowohl die Zunahme in der Wärmeaustauschkapazität als auch die Sicherstellung des Druckwiderstands erreicht werden.
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Die ersten Blenden können hinsichtlich des Blendenabstands zu den zweiten Blenden gleich gemacht sein.
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Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Wärmetauscher ein Rohr, durch welches ein inneres Fluid strömt, und eine Rippe, welche mit einer äußeren Oberfläche des Rohrs verbunden ist, um einen Wärmeaustausch zwischen dem inneren Fluid und einem äußeren Fluid, welches in der Nähe des Rohres strömt, zu begünstigen. Das Rohr umfasst einen Druckwiderstandsteil, welcher in einem inneren Raum des Rohres angeordnet ist, um eine Druckwiderstandsfähigkeit des Rohres sicherzustellen. Die Rippe umfasst einen ebenen Abschnitt und eine Mehrzahl von Blenden. Der ebene Abschnitt weist eine flache Form in etwa parallel zu einer Strömungsrichtung des äußeren Fluids auf. Die Mehrzahl von Blenden sind von dem ebenen Abschnitt eingeschnitten und geneigt und die Mehrzahl von Blenden sind in einer Strömungsrichtung des Fluids angeordnet. Die Mehrzahl von Blenden umfasst mindestens erste Blenden und zweiten Blenden. Die ersten Blenden sind von dem ebenen Abschnitt in einem ersten Neigungswinkel größer als einem zweiten Neigungswinkel geneigt, in welchem die zweiten Blenden von dem ebenen Abschnitt geneigt sind. Die zweiten Blenden sind an Positionen entsprechend zu einer Position des Druckwiderstandteils angeordnet.
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Dementsprechend kann ein Strömungswiderstand des Fluids, welches in einem Strömungsdurchlass angrenzend zu den zweiten Blenden strömt, reduziert sein und die Wärmeaustauschkapazität kann erhöht sein. Durch ein Anordnen der zweiten Blenden an den Positionen entsprechend zu der Position des Druckwiderstandsteils kann ein Druckwiderstand insgesamt sichergestellt werden.
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Die Rippe kann des Weiteren einen Fluidumkehrteil umfassen, welcher eine Oberfläche in etwa parallel zu der Strömungsrichtung des Fluids aufweist. Der Fluidumkehrteil kann zwischen zweien der Mehrzahl von Blenden angrenzend zueinander angeordnet sein. Die Mehrzahl der Blenden kann in eine stromaufwärtige Gruppe, welche stromaufwärts von dem Fluidumkehrteil in der Strömungsrichtung des Fluids angeordnet ist, und eine stromabwärtige Gruppe, welche stromabwärts von dem Fluidumkehrteil in der Strömungsrichtung des Fluids angeordnet ist, unterteilt sein. Die Blenden der stromaufwärtigen Gruppe können von dem ebenen Abschnitt in einer Neigungsrichtung entgegengesetzt von einer Neigungsrichtung geneigt sein, in welcher die Blenden der stromabwärtigen Gruppe von dem ebenen Abschnitt geneigt sind. Die zweiten Blenden können angrenzend zu dem Fluidumkehrteil angeordnet sein.
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Das Rohr kann eine abgeflachte Form in seiner Querschnittsoberfläche senkrecht zu einer Längsrichtung des Rohres aufweisen. Das Rohr kann zwei abgeflachte Wände aufweisen, welche zueinander gegenüberliegen, um einem Strömungsdurchlass des Rohres ausgesetzt zu sein, durch welchen dass innere Fluid strömt. Das Druckwiderstandsteil kann ein innerer Stababschnitt sein, welcher die zwei ebenen Wände im inneren des Rohres verbindet.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die Erfindung zusammen mit zusätzlichen Aufgaben, Merkmalen und Vorteilen von ihr wird am besten aus der nachfolgenden Beschreibung, den angehängten Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen verstanden werden, in welchen:
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1 eine schematische Ansicht ist, welche einen Kühler gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 eine Schnittansicht entlang einer Linie II-II der 1 ist;
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3 eine Ansicht ist, welche eine Rippe des Kühlers gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
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4 eine Schnittansicht entlang einer Linie IV-IV der 2 ist;
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5 eine vergrößerte Ansicht ist, welche einen Teil V der 4 zeigt;
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6 eine Kennlinie ist, welche eine Wärmestrahlungskapazität, eine Rohrexpansionsstärke und einen Luftstromwiderstand in Abhängigkeit der Anzahl der zweiten Blenden gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
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7 eine Schnittansicht ist, welche ein Rohr und Rippen zeigt, wenn das Rohr und die Rippen in einer Längsrichtung betrachtet werden, gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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8 eine Schnittansicht entlang einer Linie VIII-VIII der 7 ist; und
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9 eine Schnittansicht ist, welche Rohre und Rippen gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden hier im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden. In den Ausführungsformen kann ein Teil, welcher dem in einer vorigen Ausführungsform beschriebenen Umstand entspricht, mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet sein und eine redundante Erläuterung für diesen Teil kann weggelassen werden. Wenn lediglich ein Teil einer Ausgestaltung bei einer Ausführungsform beschrieben wird, kann eine andere vorherige Ausführungsform an dem anderen Teil der Ausgestaltung angewendet werden. Die Teile können selbst dann kombiniert werden, wenn es nicht ausdrücklich beschrieben ist, dass die Teile kombiniert werden können. Die Ausführungsformen können teilweise kombiniert werden, selbst wenn es nicht ausdrücklich beschrieben ist, dass die Ausführungsformen kombiniert werden können, vorausgesetzt dass es keine Unstimmigkeit der Kombination gibt.
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Erste Ausführungsform
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Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf die 1 bis 6 beschrieben werden. Bei der ersten Ausführungsform ist ein Wärmetauscher der vorliegenden Erfindung an einem Kühler angewendet, welcher einen Verbrennungsmotor unter Verwenden eines Kühlmittels kühlt.
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Wie es in der 1 gezeigt ist, umfasst der Kühler Rohre 1, durch welche ein inneres Fluid (z. B. Kühlmittel) strömt. Jedes Rohr 1 weist ein ovale Form (abgeflachte Form) in der Querschnittoberfläche senkrecht zu einer Längsrichtung X2 des Rohres 1 auf und ein langer Durchmesser (d. h. die Hauptachse) der Querschnittsoberfläche ist mit einer Strömungsrichtung X1 eines äußeren Fluids (z. B. Luft) parallel. Die Rohre 1 sind in einer ersten Richtung angeordnet, um zueinander parallel zu sein, und die erste Richtung ist senkrecht zu der Längsrichtung X2 der Rohre und der Strömungsrichtung X1 der Luft. Die erste Richtung wird als eine Rohrstapelrichtung X3 bezeichnet. Die Längsrichtung X2 des Rohres kann parallel zu einer vertikalen Richtung sein und die Rohrstapelrichtung X3 kann zu einer horizontalen Richtung parallel sein.
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Jedes der Rohre 1 weist ein Paar von ebenen Wänden 10a und 10b (ebene Oberflächen) auf, die zu einem Fluiddurchlass des Rohres 1, durch welchen das Kühlmittel strömt, ausgesetzt sind, und die ebenen Wände 10a und 10b sind in der Rohrstapelrichtung X3 in jedem Rohr 1 zueinander gegenüberliegend. Die ebenen Wände 10a und 10b können angeordnet sein, um zueinander parallel zu sein. Der Kühler umfasst des Weiteren Rippen 2, von denen jede eine gewellte Form aufweist und in einem Luftdurchlass zwischen zwei benachbarten der Rohre 1 vorgesehen ist. Jede Rippe 2 steht mit der ebenen Wand 10a von einem Rohr 1 auf einer Seite der Rippe 2 in Kontakt und steht mit der ebenen Wand 10b eines anderen Rohres 1 auf der anderen Seite der Rippe 2 in Kontakt. Die Rippen 2 werden als Wärmeübertragungselemente verwendet, welche einen Wärmeaustausch zwischen der Luft und dem Kühlmittel durch ein Erhöhen eines Wärmeübergangsbereichs dort dazwischen unterstützen. Die Rohre 1 können als ein Beispiel eines Wärmeaustauschobjekts verwendet werden, welches Wärme mit einem Fluid austauscht, das in der Nähe des Wärmeaustauschobjekts strömt. Der Kühler umfasst des Weiteren einen Kernabschnitt 3, welcher eine in etwa rechteckige Form aufweist, und der Kernabschnitt 3 umfasst darin die Rohre 1 und die Rippen 2.
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Der Kühler umfasst des Weiteren ein Paar von Sammlertanks 4, welche an beiden Endteilen der Rohre 1 in der Längsachtung X2 des Rohres angeordnet sind. Die Sammlertanks 4 erstrecken sich in der Rohrstapelrichtung X3 und stehen mit den Rohren 1 in Kommunikation. Wie es in der 1 gezeigt ist, umfasst jeder Sammlertank 4 eine Kernplatte 4a, durch welche sich die Rohre 1 erstrecken, um an dem Sammlertank 4 befestigt zu sein, und einen Tankkörperabschnitt 4b, welcher auf einer Seite der Kernplatte 4a gegenüberliegend von den Rohren 1 angeordnet ist. Die Kernplatte 4a und der Tankkörperabschnitt 4b definieren einen inneren Raum des Sammlertanks 4. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist zum Beispiel die Kernplatte 4a aus Metall (z. B. eine Aluminiumlegierung) hergestellt und der Tankkörperabschnitt 4b ist aus einem Harzmaterial hergestellt. Der Kühler umfasst des Weiteren ein Paar von Einsätzen 5, welche in den beiden Endteilen des Kernabschnitts 3 in der Rohrstapelrichtung X3 vorgesehen sind, und die Einsätze 5 erstrecken sich in etwa parallel zu der Längsrichtung X2 des Rohres, um den Kernabschnitt 3 widerstandsfähig zu machen.
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Einer von dem Paar der Sammlertanks 4, welcher das Kühlmittel an die Rohre 1 verteilt, wird als ein Einlasstank 41 bezeichnet und der andere von dem Paar von Sammlertanks 4, welcher das Kühlmittel, welches von den Rohren 1 herausströmt, sammelt, wird als ein Auslasstank 42 bezeichnet. Wie es in der 1 gezeigt ist, kann der Einlasstank 41 auf einer oberen Seite von dem Kernabschnitt 3 angeordnet sein und der Auslasstank 42 kann auf einer unteren Seite des Kernabschnitts 3 angeordnet sein. Der Tankkörperabschnitt 4b des Einlasstanks 41 umfasst ein Einlassrohr 4c und der Tankkörperabschnitt 4b des Auslasstanks 42 umfasst ein Auslassrohr 4d. Das heiße Kühlmittel strömt von dem Motor in den Einlasstank 41 durch das Einlassrohr 4c, um mittels eines Wärmeaustauschs mit Luft gekühlt zu werden, und das gekühlte Kühlmittel strömt aus dem Auslasstank 42 durch das Auslassrohr 4d heraus.
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Wie es in der 2 gezeigt ist, umfasst das Rohr 1 einen inneren Stababschnitt 11, welcher in einem inneren Raum des Rohres 1 angeordnet ist. Der innere Stababschnitt 11 verbindet die ebenen Wände 10a und 10b, um eine Druckkapazität (Festigkeit) des Rohres 1 zu erhöhen. Der innere Stababschnitt 11 ist an einem mittleren Teil des inneren Raums von dem Rohr 1 in der Strömungsrichtung X1 der Luft angeordnet. Der innere Stababschnitt 11 unterteilt den inneren Raum des Rohres 1 in zwei Räume für Fluiddurchlässe. Der innere Stababschnitt 11 kann als ein Beispiel eines Druckwiderstandsteils verwendet werden, welches im Inneren des Rohres 1 zum Sicherstellen einer Druckbelastbarkeit des Rohres 1 angeordnet ist.
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Wie es in der 3 gezeigt ist, umfasst die Rippe 2 mehrere ebene Abschnitte 21 (Plattenabschnitte), welche eine plattenähnliche Form aufweisen und mehrere gekrümmte Abschnitte 22 (Spitzenabschnitte), welche zwei von den ebenen Abschnitten 21 verbinden. Die ebenen Abschnitte 21 und die gekrümmten Abschnitte 22 sind abwechselnd angeordnet, um insgesamt eine gewellte Form darzustellen. Die ebenen Abschnitte 21 sind somit in vorherbestimmten Abständen angeordnet. Jeder ebene Abschnitt 21 weist eine ebene Oberfläche parallel zu der Strömungsrichtung X1 der Luft auf (d. h. eine Richtung senkrecht zu einer Papieroberfläche der 3). Die ebenen Abschnitte 21 können ebene Platten bzw. Flächen sein.
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Jeder der gekrümmten Abschnitte 22 umfasst einen Spitzenplattenteil, welcher eine ebene Plattenform aufweist. Der Spitzenplattenteil weist eine vergleichsweise geringe Abmessung in der Längsrichtung X2 des Rohres auf, wie es in der 3 gezeigt ist.
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Der Spitzenplattenteil weist in einer Richtung parallel zu der Rohrstapelrichtung X3 nach außen, in anderen Worten ist der Spitzenplattenteil angeordnet, um zu der Rohrstapelrichtung X3 senkrecht zu sein. Jeder der gekrümmten Abschnitte 22 umfasst des Weiteren zwei gekrümmte Teile, welche jeweils an beiden Seiten des Spitzenplattenteils in der Längsrichtung X2 des Rohres angeordnet sind. Jeder von den gekrümmten Teilen ist in etwa in einem rechten Winkel gekrümmt und ist zwischen dem ebenen Abschnitt 21 und dem Spitzenplattenteil des gekrümmten Abschnitts 22 angeordnet, wie es in der 3 gezeigt ist. Der Spitzenplattenteil des gekrümmten Abschnitts 22 ist mit dem Rohr 1 verbunden und die Rippe 2 ist dadurch mit den zweien der Rohre 1, welche zu der Rippe 2 in der Rohrstapelrichtung X3 benachbart sind, verbunden. Dementsprechend kann Wärme zwischen den Rohren 1 und den Rippen 2 übertragen werden. Die Abmessung des Spitzenplattenteils von dem gekrümmten Abschnitt 22 kann ausreichend klein gemacht werden und eine Krümmung des gekrümmten Teils des gekrümmten Abschnitts 22 kann klein gemacht werden, so dass der gekrümmte Abschnitt 22 insgesamt als eine einzige gekrümmte Form angesehen werden kann.
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Die gewellte Rippe 2 wird zum Beispiel durch eine Walzformgebung eines dünnen metallischen Blechelements bei der vorliegenden Ausführungsform erhalten. Die gekrümmten Abschnitte 22 der Rippe 2 sind mit den ebenen Wänden 10a und 10b des Rohres 1 zum Beispiel durch Löten verbunden.
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Wie es in der 4 gezeigt ist, umfasst die Rippe 2 des Weiteren mehrere Blenden 23 (engl. louvers), welche mit dem ebenen Abschnitt 21 integriert sind. Jede der Mehrzahl von Blenden 23 wird durch ein Einschneiden eines Teils des ebenen Abschnitts 21 und ein Anheben des eingeschnittenen Teils von dem ebenen Abschnitt 21 erhalten, wobei eine Verbindung zwischen dem geschnittenen Teil und dem ebenen Abschnitt 21 aufrechterhalten bleibt. In anderen Worten sind die Blenden 23 von dem ebenen Abschnitt 21 in einem vorherbestimmten Neigungswinkel geneigt, wenn die Blenden 23 in der Rohrstapelrichtung X3 betrachtet werden, wie es in den 4 und 5 gezeigt ist. Noch genauer sind stromaufwärtige Enden der Blenden 23 in der Strömungsrichtung X1 der Luft auf einer Seite des ebenen Abschnitts 21 angeordnet und stromabwärtige Enden der Blenden 23 in der Strömungsrichtung X1 der Luft sind auf der anderen Seite des ebenen Abschnitts 21 angeordnet. Die mehreren Blenden 23 sind in der Strömungsrichtung X1 der Luft angeordnet. Ein Blendendurchlass 230 ist zwischen jeden von zwei Blenden 23, welche zueinander benachbart sind, vorgesehen, so dass Luft zum Strömen durch den Blendendurchlass 23 fähig ist.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die mehreren Blenden 23, welche in jedem von dem ebenen Abschnitt 21 vorgesehen sind, in eine stromaufwärtige Blendengruppe und eine stromabwärtige Blendengruppe unterteilt. Die stromaufwärtige Blendengruppe ist stromaufwärts von der stromabwärtigen Blendengruppe in der Strömungsrichtung X1 der Luft angeordnet. Die stromaufwärtige Blendengruppe ist verschieden von der stromabwärtigen Blendengruppe in einer Neigungsrichtung (Erhebungsrichtung) der Blenden 23. Die Blenden 23 der stromaufwärtigen Blendengruppe sind von dem ebenen Abschnitt 21 in einer Neigungsrichtung entgegengesetzt von einer Neigungsrichtung geneigt, in welcher die Blenden 23 der stromabwärtigen Blendengruppe von dem ebenen Abschnitt 21 geneigt sind. In anderen Worten sind, wie es in der 4 gezeigt ist, die stromaufwärtigen Enden der Blenden 23 der stromaufwärtigen Blendengruppe auf einer Seite des ebenen Abschnitts 21 entgegengesetzt von einer Seite angeordnet, auf welcher die stromaufwärtigen Enden der Blenden 23 der stromabwärtigen Blendengruppe angeordnet sind.
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Ein stromaufwärtiger Endteil des ebenen Abschnitts 21 in der Strömungsrichtung X1 der Luft ist ein stromaufwärtiger ebener Teil 24. Der stromaufwärtige ebene Teil 24 ist auf einer stromaufwärtigen Seite der stromaufwärtigen Blendengruppe in der Strömungsrichtung X1 der Luft angeordnet, in anderen Worten ist jede Blende 23 nicht in dem stromaufwärtigen ebenen Teil 24 vorgesehen. Auf ähnliche Weise ist ein stromabwärtiger Endteil des ebenen Abschnitts 21 in der Strömungsrichtung X1 der Luft ein stromabwärtiger ebener Teil 25, wo jede Blende 23 nicht vorgesehen ist.
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Zusätzlich gibt es keine Blende 23 in einem annähernd mittleren Teil des ebenen Abschnitts 21 in der Strömungsrichtung X1 der Luft (d. h. in einem Teil zwischen der stromaufwärtigen Blendengruppe und der stromabwärtigen Blendengruppe ist keine Blende 23 vorgesehen). Der in etwa mittlere Teil des ebenen Abschnitts 21 ist ein Änderungsteil 26, wo eine Strömungsrichtung von Luft, welche in der Nähe des ebenen Abschnitts 21 strömt, geändert wird. In anderen Worten ist der Änderungsteil 26 zwischen der stromaufwärtigen und der stromabwärtigen Blendengruppe vorgesehen und ist in etwa parallel zu der Strömungsrichtung X1 der Luft. Wie es oben beschrieben ist, ist also die Neigungsrichtung der Blende 23 verschieden zwischen einer stromaufwärtigen Seite des Änderungsteils 26 und einer stromabwärtigen Seite des Änderungsteils 26. Der Änderungsteil 26 kann als ein Beispiel für einen Fluidumkehrteil verwendet werden, welcher zwischen den zweien der Blenden 23 angeordnet ist, und eine Oberfläche in etwa parallel zu der Strömungsrichtung X1 der Luft aufweist.
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Wie es in der 4 gezeigt ist, ist eine stromaufwärtige Endblende 23a, welche eine der Blenden 23 ist, die an der am weitesten stromaufwärts liegenden Seite in der Strömungsrichtung X1 der Luft angeordnet ist, mit dem stromaufwärtigen ebenen Teil 24 verbunden. Eine stromabwärtige Endblende 23b, welche eine der Blenden 23 ist, die an der am weitesten stromabwärts liegenden Seit in der Strömungsrichtung X1 der Luft angeordnet ist, ist mit dem stromabwärtigen ebenen Teil 25 verbunden.
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Die Anzahl der Blenden 23 in der stromaufwärtigen Blendengruppe ist die gleiche wie die Anzahl der Blenden 23 in der stromabwärtigen Blendengruppe. Die Blenden 23 des ebenen Abschnitts 21 sind symmetrisch gegen eine Mittellinie C1 (gedachte Linie) des ebenen Abschnitts 21 in der Strömungsrichtung X1 der Luft angeordnet, wie es in der 4 gezeigt ist.
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In der 5 ist eine abwechselnd lang und zweimal kurz gepunktete Linie eine Mittellinie C2 (gedachte Linie) des ebenen Abschnitts 21 in seiner Dickenrichtung. Wie es in den 4 und 5 gezeigt ist, sind zwei Arten von Blenden 23 in dem ebenen Abschnitt 21 vorgesehen und die zwei Arten der Blenden 23 sind hinsichtlich der Blendenteilung voneinander verschieden. Die Blendenteilung ist ein Abstand zwischen Mittelpunkten von zweien der Blenden 23, welche zueinander benachbart sind. Die zwei Arten der Blenden 23 sind in beiden von der stromaufwärtigen Blendengruppe und der stromabwärtigen Blendengruppe vorgesehen.
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Die zwei Arten der Blenden 23 werden jeweils als erste Blenden 231 und als zweite Blenden 232 bezeichnet. Die ersten Blenden 231 sind größer bzw. stärker als die zweiten Blenden 232 was den Neigungswinkel betrifft. Ein erster Neigungswinkel α der ersten Blende 231 ist größer als ein zweiter Neigungswinkel β der zweiten Blende 232, wie es in der 5 gezeigt ist. Die zweiten Blenden 232 sind näher an dem Änderungsteil 26 als es die ersten Blenden 231 sind. Die zweiten Blenden 232 sind angeordnet, um zu dem Änderungsteil 26 angrenzend zu sein.
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Wie es oben beschrieben ist, ist der Änderungsteil 26 an dem mittleren Teil des ebenen Abschnitts 21 der Rippe 2 in der Strömungsrichtung X1 der Luft angeordnet, wie es in der 2 gezeigt ist. Zusätzlich ist der innere Stababschnitt 11 an dem mittleren Teil des inneren Raums des Rohres 1 in der Strömungsrichtung X1 der Luft angeordnet. Da die zweiten Blenden 232 angeordnet sind, um angrenzend zu dem Änderungsteil 26 zu sein, sind die zweiten Blenden 232 in der Nähe des mittleren Teils des ebenen Abschnitts 21 der Rippe 2 angeordnet. Die zweiten Blenden 232 können somit beschrieben werden, an Positionen entsprechend zu der Position des inneren Stababschnitts 11 angeordnet zu sein. In anderen Worten sind die Abstände von den zweiten Blenden 232 zu dem inneren Stababschnitt 11 kürzer als die Abstände von den ersten Blenden 231 zu dem inneren Stababschnitt 11.
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In der 5 ist eine Blendenteilung Lp2 der zweiten Blenden 232 größer eingestellt als eine Blendenteilung Lp1 der ersten Blenden 231. In anderen Worten ist eine Blendenlänge L2 der zweiten Blende 232 länger als eine Blendenlänge L1 der ersten Blenden 231.
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In jedem ebenen Abschnitt 21 der Rippe 2 sind Blendenabstände zwischen jedem von zwei Blenden 23, welche zueinander benachbart sind, konstant. In anderen Worten ist ein Blendenabstand S1 zwischen zwei von den ersten Blenden 231, welche zueinander benachbart sind, eingestellt, in etwa gleich zu sein zu einem Blendenabstand S2 zwischen zwei von zweiten Blenden 232, welche zueinander benachbart sind. Der Blendenabstand ist eine Länge von einer Linie, welche senkrecht Oberflächen von zwei von den Blenden 23, welche benachbart zueinander und zueinander parallel sind, verbindet. Die Strömungsraten der Luft, welche in die mehreren Blendendurchlässe 230 strömt, die in dem ebenen Abschnitt 21 vorgesehen sind, kann somit eingestellt sein, in etwa die gleichen zu sein, und die Luft ist zum leichten Strömen durch die Blendendurchlässe 230 fähig. Als ein Ergebnis kann die Wärmestrahlungskapazität des Kühlers erhöht sein.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform bedeuten die Begriffe „gleich” und „entsprechend”, welche zur Erläuterung der Struktur verwendet werden, nicht nur „perfekt übereinstimmend”, sondern auch „leicht verschieden” aufgrund von Herstellungsfehlern und Montagefehlern.
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Die 6 zeigt eine Beziehung zwischen der Anzahl der zweiten Blenden 232 und der Leistung und Druckbelastbarkeit des Kühlers. In der 6 zeigt eine durchgezogene gekrümmte Linie einen Prozentsatz eines Luftstromwiderstands in der Rippe 2, wenn der Prozentsatz des Luftstromwiderstands 100% in einem Fall ist, in welchem die Anzahl der zweiten Blenden 232 Null ist. Eine gestrichelte Linie zeigt einen Prozentsatz einer Wärmestrahlungskapazität der Rippe 2, wenn der Prozentsatz der Wärmestrahlungskapazität 100% in dem Fall ist, in welchem die Anzahl der zweiten Blenden 232 Null ist. Eine abwechselnd lang und kurz gepunktete Linie zeigt einen Prozentsatz einer Expansionsstärke der Rohre 1, wenn der Prozentsatz der Expansionsstärke 100% in dem Fall ist, in welchem die Anzahl der zweiten Blenden 232 Null ist.
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Eine Abszissenachse der 6 zeigt die Anzahl von zweiten Blenden 232, welche in jeder der stromaufwärtigen Blendengruppe und der stromabwärtigen Blendengruppe vorgesehen ist. Wenn zum Beispiel die Anzahl der zweiten Blenden 232 zwei in der 6 ist, weisen die stromaufwärtigen Blendengruppe und die stromabwärtigen Blendengruppe jeweils zwei zweite Blenden 232 auf, in anderen Worten sind vier zweite Blenden 232 in jedem ebenen Abschnitt 21 der Rippe 2 vorgesehen.
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Wie es in der 6 gezeigt ist, ändert sich, wenn die Anzahl der zweiten Rippen 232 erhöht wird, die Wärmestrahlungskapazität der Rippe 2 geringfügig und der Luftströmungswiderstand ändert sich stark. Wenn somit die Anzahl der zweiten Blenden 232 erhöht wird, steigt insgesamt die Wärmestrahlungskapazität des Kühlers an. Auf der anderen Seite nimmt die Expansionsstärke des Rohres 1 zu, wenn die Anzahl der zweiten Blenden 232 erhöht wird. Die Druckbelastbarkeit der Rippe 2 kann sich daher verringern und eine Kraft zum Pressen der Rohre 1 von außen kann sich verringern in Übereinstimmung mit einer Zunahme der Anzahl von zweiten Blenden 232.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform ist daher die Anzahl der zweiten Blenden 232 bei jeder der stromaufwärtigen Blendengruppe und der stromabwärtigen Blendengruppe auf zwei eingestellt und die Anzahl der ersten Blenden 231 auf dreizehn eingestellt. Die Wärmestrahlungskapazität kann dementsprechend erhöht werden während die Verringerung der Druckbelastbarkeit beschränkt ist.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform weisen die zweiten Blenden 232 den kleineren Neigungswinkel als denjenigen der ersten Blenden 231 auf und sind angeordnet, um angrenzend zum Änderungsteil 26 zu sein. Somit kann ein Druckverlust verringert werden, wenn eine Luftströmungsrichtung in dem Änderungsteil 26 geändert wird. Dementsprechend kann eine Strömungsrate von Luft, welche in einem Luftdurchlass, der unmittelbar stromabwärts liegt, strömt, erhöht sein. Der unmittelbar stromabwärtige Luftdurchlass ist zwischen dem Änderungsteil 26 und einer zweiten Blende 232 angeordnet, welche unmittelbar stromabwärts von dem Änderungsteil 26 in der Strömungsrichtung X1 der Luft angeordnet ist. Da die zweite Blende 232, welche unmittelbar stromabwärts von dem Änderungsteil 26 angeordnet ist, auf effektive Art und Weise verwendet werden kann, kann des Weiteren eine Wärmeübertragungseffizienz der Rippe 2 aufgrund eines Kanteneffekts der zweiten Blende 232 erhöht sein. Folglich kann eine Wärmestrahlungskapazität erhöht sein und eine Wärmeaustauschkapazität kann erhöht sein.
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Ein zweites Flächenmoment I der zweiten Blenden 232, welches unter Verwenden einer nachfolgenden Formel F1 berechnet ist, kann erhöht sein durch ein größeres Einstellen der Blendenteilung Lp2 der zweiten Blenden 232 als der Blendenteilung Lp1 der ersten Blenden 231. Die Druckbelastbarkeit der zweiten Blenden 232 kann somit erhöht sein. Auf der anderen Seite kann die Druckbelastbarkeit der zweiten Blenden 232 abnehmen weil der Neigungswinkel der zweiten Blenden 232 geringer ist als derjenige der ersten Blenden 231. Da die zweiten Blenden 232 an den Positionen entsprechend zu der Position des inneren Stababschnitts 11 angeordnet sind, welcher die Druckkapazität (Festigkeit) des Rohres verbessert, kann jedoch die Druckbelastbarkeit insgesamt erhöht sein. I = (r × L)/12 × (t2 × cos2θ + L2 × sin2θ) ≅ 1/12 × t × L3 × sin2θ (F1)
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Wobei t eine Dicke der Blende 23 ist, wie in der 5 gezeigt, L eine Länge der Blende 23 entsprechend zu L1 oder L2, wie es in der 5 gezeigt ist, ist, und θ ein Neigungswinkel der Blende 23 entsprechend zu α oder β ist, wie es in der 5 gezeigt ist. Die oben beschriebene Formel F1 wird erfüllt, wenn die Dicke t der Blende 23 ausreichend geringer ist als die Länge L der Blende 23.
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Bei dem Wärmetauscher der vorliegenden Ausführungsform kann dementsprechend die Wärmeaustauschkapazität erhöht sein und die Druckbelastbarkeit kann sichergestellt werden.
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Zweite Ausführungsform
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Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 7 und 8 beschrieben werden. Im Vergleich zu der ersten Ausführungsform sind die Anordnungen des Änderungsteils und des inneren Stababschnitts bei der zweiten Ausführungsform geändert.
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Wie es in den 7 und 8 gezeigt ist, sind bei der zweiten Ausführungsform drei Änderungsteile 26 in jedem ebenen Abschnitt 21 von jeder Rippe 2 vorgesehen. Einer der drei Änderungsteile 26, welcher in einem mittleren Teil des ebenen Abschnitts 21 in der Strömungsrichtung X1 der Luft angeordnet ist, wird als ein mittlerer Änderungsteil 261 bezeichnet und die anderen zwei der drei Änderungsteile 26, welche zwischen dem mittleren Teil und zwei Endteilen in der Strömungsrichtung X1 der Luft angeordnet sind, werden als seitliche Änderungsteile 262 bezeichnet.
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Mehrere Blenden 23 sind in jedem ebenen Abschnitt 21 vorgesehen und die Anzahl der Blenden 23 auf einer stromaufwärtigen Seite des mittleren Teils 261 in der Strömungsrichtung X1 der Luft ist die gleiche wie die Anzahl der Blenden 23 auf einer stromabwärtigen Seite des mittleren Änderungsteils 261 in der Strömungsrichtung X1 der Luft. Die mehreren Blenden 23 sind außerdem symmetrisch im Hinblick auf eine Mittellinie C3 (gedachte Linie) des ebenen Abschnitts 21 in der Strömungsrichtung X1 der Luft angeordnet. Die Mittellinie C3 erstreckt sich auf einer gedachten Oberfläche senkrecht zu der Strömungsrichtung X1 der Luft.
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Zweite Blenden 232 sind angeordnet, um zu der Seite der Änderungsteile 262 näher zu sein als es die ersten Blenden 231 sind. Die zweiten Blenden 232 sind angeordnet, um angrenzend zu den seitlichen Änderungsteilen 231 zu sein. Die ersten Blenden 232 sind angeordnet, um angrenzend zu einem stromaufwärtigen ebenen Teil 24, einem stromabwärtigen Teil 25 und dem mittleren Änderungsteil 261 zu sein.
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Wie es in der 7 gezeigt ist, sind zwei innere Stababschnitte 11 in einem inneren Raum von jedem Rohr 1 bei der vorliegenden Ausführungsform vorgesehen. Die zwei inneren Stababschnitte 11 unterteilen den inneren Raum des Rohres 1 in drei Räume. Die zwei inneren Stababschnitte 11 sind an Positionen entsprechend zu den Positionen der seitlichen Änderungsteile 262 angeordnet. Da die zweiten Blenden 232 angrenzend zu den seitlichen Änderungsteilen 262 sind, wie es oben beschrieben ist, sind die zweiten Blenden 232 an Positionen entsprechend zu den Positionen der seitlichen Änderungsteile 262 angeordnet.
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Bei der zweiten Ausführungsform können ähnliche Wirkungen zu der ersten Ausführungsform erzielt werden.
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Dritte Ausführungsform
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Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 9 beschrieben werden. Im Vergleich zu der ersten Ausführungsform unterscheidet sich eine Struktur der Rohre 1 bei der dritten Ausführungsform.
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Wie es in der 9 gezeigt ist, sind bei einem Kühler der dritten Ausführungsform zwei Rohre 1 in einer Strömungsrichtung X2 der Luft zwischen jeder von den zwei Rippen, welche zueinander benachbart sind, angeordnet. Jedes Rohr 1 umfasst eine gekrümmte Wand 10c, welche eine ebene Wand 10a und eine ebene Wand 10b des Rohres 1 verbindet, und die gekrümmte Wand 10c ragt nach außen in der Strömungsrichtung X1 der Luft vor.
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Die gekrümmten Wände 10c der zwei Rohre 1, welche in der Strömungsrichtung X1 der Luft angeordnet sind, stehen miteinander in Kontakt und die zwei Rohre 1 stehen mit zwei Rippen 2, welche an beiden Seiten der zwei Rohre 1 in einer Rohrstapelrichtung X3 angeordnet sind, in Kontakt.
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Bei dem Kühler der vorliegenden Ausführungsform wird der Teil, wo die zwei gekrümmten Wände 10c der zwei Rohre 1 miteinander in Kontakt stehen, hier im Folgenden als ein Rohrkontaktteil 12 bezeichnet und der Rohrkontaktteil 12 erhöht eine Druckbelastbarkeit der zwei Rohre 1. Der Rohrkontaktteil 12 kann als ein Beispiel für in Druckwiderstandsteil verwendet werden, welches die Druckbelastbarkeit des Rohres 1 sicherstellt.
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Bei jeder Rippe 2 ist ein Änderungsteil 26 an einem mittleren Teil eines ebenen Abschnitts 21 in der Strömungsrichtung X1 der Luft angeordnet. Somit sind zweite Blenden 232 angrenzend zu dem Änderungsteil 26 nahe zu dem mittleren Teil des ebenen Abschnitts 21 von jeder Rippe 2 in der Strömungsrichtung X1 der Luft angeordnet. Es kann daher gesagt werden, dass die zweiten Blenden 232 an Positionen entsprechend zu einer Position des Rohrkontaktteils 12 angeordnet sind. In anderen Worten sind Abstände von den zweiten Blenden 232 zu dem Änderungsteil 26 kürzer als Abstände von den ersten Blenden 231 zu dem Änderungsteil 26.
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Bei der dritten Ausführungsform können ähnliche Wirkungen zu der ersten Ausführungsform erreicht werden.
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Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit den bevorzugten Ausführungsformen von ihr unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen vollständig beschrieben worden ist, sei es angemerkt, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen dem Fachmann des Gebietes offensichtlich sein werden. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und kann auf vielfältige Art und Weise geändert werden, wie es unten beschrieben ist, ohne die Reichweite der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen werden die Rohre 1 als das Wärmeaustauschobjekt verwendet und der Wärmetauscher ist eine Art eines Wärmetauschers, welcher Rohre und Rippen aufweist. Das Wärmeaustauschobjekt und der Wärmetauscher sind jedoch nicht auf das Obige beschränkt. Zum Beispiel kann ein elektronisches Element oder eine elektronische Maschine, welche Wärme erzeugt, wie zum Beispiel eine Leistungskarte (Leistungsreglereinheit: PCU, engl. Power Control Unit) und ein Wandlerbauteil als das Wärmeaustauschobjekt verwendet werden. Außerdem kann der Wärmetauscher ein Wärmetauscher sein, welcher eine Struktur aufweist, bei welcher das elektronische Bauteil direkt mit der Rippe verbunden ist.
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Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wird der Kühler als der Wärmetauscher verwendet, der Wärmetauscher ist jedoch nicht auf den Kühler beschränkt. Zum Beispiel kann ein Kondensator verwendet werden, welcher ein Kältemittel, das in einem Fahrzeug-Kältekreislauf (Klimaanlage) zirkuliert, über einen Wärmeaustausch mit Luft als der Wärmetauscher kühlt. Alternativ kann ein Ladeluftkühler, welcher Luft (Einlassluft) kühlt, die einer Verbrennungskraftmaschine zugeführt wird, als ein Wärmetauscher verwendet werden.
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Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen sind die Blenden 23 in jeder Rippe 2 (äußere Rippe) vorgesehen, welche mit der äußeren Oberfläche des Rohres 1 verbunden sind. Die Blenden 23 können jedoch in einer inneren Rippe vorgesehen sein, welche im Inneren des Rohres 1 angeordnet ist.
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Bei der ersten und zweiten Ausführungsform verbindet der innere Stababschnitt 11 die zwei ebenen Wände 10a und 10b des Rohres 1. Der innere Stababschnitt 11 kann sich jedoch von der ebenen Wand 10a in Richtung zu der ebenen Wand 10b erstrecken und nicht mit der ebenen Wand 10b verbunden sein. In anderen Worten kann der innere Stababschnitt 11 derart angeordnet sein, dass ein Endteil des inneren Stababschnitts 11 mit der ebenen Wand 10a verbunden ist und der andere Endteil des inneren Stababschnitts 11 von der ebenen Wand 10b getrennt ist.
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Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen ist der Änderungsteil 26 in jedem ebenen Abschnitt 21 von jeder Rippe 2 vorgesehen. Der Änderungsteil 26 kann jedoch weggelassen werden. Selbst in diesem Fall kann die Druckbelastbarkeit durch ein Anordnen der zweiten Blenden 232 an Positionen entsprechend zu der Position des Druckwiderstandsteils (z. B. dem inneren Stababschnitt 11 oder dem Rohrkontaktteil 12) insgesamt sichergestellt werden, welches die Druckbelastbarkeit der Rohre 1 erhöht.
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Zusätzliche Vorteile und Modifikationen werden dem Fachmann des Gebiets unmittelbar offenbar sein. Die Erfindung in ihren breiteren Begriffen ist daher nicht auf die spezifischen Details, darstellenden Vorrichtungen und erläuternden Beispielen beschränkt, welche gezeigt und beschrieben sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 4690605 B2 [0002]
- US 5730214 A [0002]
- JP 2005-003350 A [0002]
- US 2007/0051502 A1 [0002]
- JP 5-045474 U [0002]