DE10260157A1

DE10260157A1 - Wärmetauscher und Verfahren zur Herstellung desselben

Info

Publication number: DE10260157A1
Application number: DE10260157A
Authority: DE
Inventors: Naoki Sugimoto; Ryouichi Sanada
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-01-08
Filing date: 2002-12-20
Publication date: 2003-07-10
Also published as: JP2003202198A; US20030127214A1

Abstract

Bei einem Wärmetauscher wird eine Konsole (140) an einer Seitenplatte (130) ausschließlich durch Befestigen fixiert, nachdem eine Baugruppe, die einen Kernbereich (110) und die Seitenplatte (31) aufweist, in einem Ofen in ihren Teilen miteinander verbunden worden ist. Daher kann die Konsole leicht an der Seitenplatte ohne Verwendung eines zusätzlichen Verbindungselements, wie beispielsweise einer Schraube, fixiert werden. Entsprechend kann der Kernbereich verhältnismäßig größer hergestellt werden, während verhindert werden kann, dass die äußere Abmessung des Kernbereichs größer ausgebildet ist. Weiter weist entweder die Seitenplatte oder die Konsole einen Vorsprung (133) auf, und weist das andere Teil von Seitenplatte und Konsole ein Loch (141) auf, das mit dem Vorsprung im Eingriff steht. Daher kann weiter die Konsole eng an der Seitenplatte ohne Verlötung fixiert werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher und ein Verfahren zur Herstellung desselben. Der Wärmetauscher wird in geeigneter Weise als Kühler oder als Kondensator eines Fahrzeugs verwendet.
Ein Wärmetauscher eines Fahrzeugs, der in JP-P-2001-27 493 A beschrieben ist, weist einen Wärmeaustauschzwecken dienenden Kernbereich, eine Seitenplatte, die an einem Endbereich des Kernbereichs zur Verstärkung des Kernbereichs angeordnet ist, und Anbringungskonsolen auf, die an der Seitenplatte fixiert sind. Bei diesem Wärmetauscher werden, nachdem die Konsolen an der Seitenplatte vorübergehend fixiert worden sind, die Konsolen an der Seitenplatte im Wege des Verlötens endgültig fixiert.
Im Allgemeinen ist es zur Verlötung eines Kernbereichs 210 und einer Seitenplatte 230 notwendig, den Kernbereich 210 und die Seitenplatte 230 unter Verwendung eines Drahtes oder dergleichen vorübergehend zu fixieren, wie in Fig. 5 dargestellt ist. Daher müssen die Anbringungspositionen der Konsolen an Positionen ohne den Draht bestimmt werden, und sind sie nicht frei bestimmbar. Andererseits ist, wenn eine Konsole 240, die eine Breitenabmessung Wb größer als die Dicke Dc des Kernbereichs 210 aufweist, an der Seitenplatte 230 gemäß Darstellung in Fig. 6 durch Verbinden endgültig fixiert wird, eine Basis zur Verhinderung eines Kippens des Wärmetauschers, der in einen oberen eingeführt wird, notwendig. Wenn der Wärmetauscher kippt, während er an den Ofen übergeben wird, kann die Position des vorübergehend fixierten Kernbereichs 210 oder der Seitenplatte 230 stark verschoben werden.
Die Konsolen können an der Seitenplatte vor der Verlötung unter Verwendung eines zusätzlichen Verbindungselements, beispielsweise einer Schraube oder einer Niete, eng fixiert werden. In diesem Fall ist es jedoch notwendig, Löcher in der Seitenplatte zum Einsetzen des zusätzlichen Verbindungselements auszubilden. Daher wird die Größe der Seitenplatte größer, und wird die äußere Abmessung des Wärmetauschers ebenfalls größer.
In Hinblick auf die oben beschriebenen Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wärmetauscher zu schaffen, bei dem die Anbringungsposition einer Konsole an einer Seitenplatte beliebig bestimmt werden kann.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wärmetauscher zu schaffen, bei dem die Konsole an der Seitenplatte ausschließlich im Wege des Befestigens nach dem Verbinden des Kernbereichs und der Seitenplatte fixiert wird.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wärmetauscher zu schaffen, der einen verhältnismäßig großen Kernbereich besitzt, während die Vergrößerung der äußeren Abmessung des Wärmetauschers eingeschränkt ist.
Es ist eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Herstellungsverfahren zu schaffen, mittels dessen die Konsole leicht an der Seitenplatte ausschließlich durch eine Press-Deformation eines Teils der Seitenplatte ohne Verwendung eines zusätzlichen Verbindungselements angebracht werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Wärmetauscher einen Kernbereich mit einer Vielzahl von Röhrchen, in denen ein erstes Fluid strömt, zur Durchführung eines Wärmeaustauschs mit einem zweiten Fluid, das durch den Kernbereich hindurch außenseitig der Röhrchen strömt; eine Seitenplatte, die an einem Endbereich des Kernbereichs angeordnet ist, zur Verstärkung des Kernbereichs und eine Konsole auf, wobei die Konsole an der Seitenplatte ausschließlich durch Befestigen fixiert ist. Weil die Konsole an der Seitenplatte ausschließlich durch Befestigen fixiert ist, kann die Anbringung der Konsole durchgeführt werden, nachdem eine Baugruppe, die den Kernbereich und die Seitenplatte umfasst, in einem Ofen verlötet worden ist. Daher kann die Konsole an der Seitenplatte in einer beliebigen Position fixiert werden, und kann die Anbringungsposition der Konsole beliebig bestimmt werden. Weiter ist es, weil die Konsole in der Seitenplatte ausschließlich durch Befestigen ohne Verwendung eines zusätzlichen Verbindungselements, beispielsweise einer Schraube, fixiert ist, nicht notwendig, ein Loch für das zusätzliche Verbindungselement in der Seitenplatte auszubilden. Entsprechend kann bei einem Vergleich mit einem Fall, bei dem die Konsole an der Seitenplatte unter Verwendung des Verbindungselements fixiert ist, der Kernbereich verhältnismäßig größer ausgebildet werden, während die äußere Abmessung des Wärmetauschers eingeschränkt sein kann.
In bevorzugter Weise erstreckt sich die Seitenplatte in einer Richtung parallel zu der Längsrichtung der Röhrchen, und ist sie zu einer im Querschnitt etwa U- förmigen Gestalt derart ausgebildet, dass sie einen unteren Wandbereich, der mit dem Kernbereich verbunden ist, und zwei einander gegenüberliegende Seitenwände aufweist, die von dem unteren Wandbereich aus zu einer dem Kernbereich gegenüberliegenden Seite vorstehen. Weiter ist ein Teil der Seitenwände im Wege des Pressens von außerhalb der Seitenplatte aus plastisch deformiert, um die Konsole zwischen den Seitenwänden einzuklemmen und zu befestigen. Daher kann die Konsole an der Seitenplatte eng befestigt und fixiert werden.
In noch weiter bevorzugter Weise weist die untere Bodenwand der Seitenplatte oder die Konsole einen Vorsprung auf, und weist das andere Teil von unterer Bodenwand der Seitenplatte und Konsole ein Loch auf, das mit dem Vorsprung im Eingriff steht. Daher kann die Konsole ohne Verwendung des zusätzlichen Verbindungselements weiter eng an der Seitenplatte fixiert sein.
Gemäß einem Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung wird nach dem vorübergehenden Zusammenbau der Seitenplatte mit einem Ende des Kernbereichs zur Bildung einer Baugruppe die Baugruppe in einem Ofen einstückig verbunden. Weiter wird ein Teil der Seitenplatte von außerhalb der Seitenplatte aus press-deformiert, nachdem die Konsole in die Seitenplatte eingesetzt worden ist, sodass die Konsole an der Seitenplatte nach der Verlötung befestigt und fixiert ist. Daher kann die Konsole leicht an der Seitenplatte angebracht werden.
Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden Detailbeschreibung ersichtlich, die auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt, in denen zeigen:
Fig. 1A eine Vorderansicht eines Wärmetauschers gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 1B eine Draufsicht auf den Wärmetauscher von Fig. 1A;
Fig. 2 eine vergrößerte perspektivische Ansicht des Bereichs A in Fig. 1A;
Fig. 3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Vorteils der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 eine vergrößerte perspektivische Ansicht entsprechend dem Bereich A in Fig. 1A bei einem Wärmetauscher gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 eine schematische Vorderansicht zur Erläuterung eines Problems bei einem herkömmlichen Wärmetauscher; und
Fig. 6 eine schematische Seitenansicht der Erläuterung eines Problems bei einem herkömmlichen Wärmetauscher.

Erste Ausführungsform

Bei der ersten Ausführungsform wird ein Wärmetauscher der vorliegenden Erfindung typischerweise als Kondensator 100 für eine Fahrzeugklimaanlage verwendet.
Gemäß Darstellung in Fig. 1 weist der Kondensator 100 einen Kernbereich 110 zur Durchführung eines Wärmeaustauschs zwischen einem Kühl- bzw. Kältemittel und Luft, zwei Sammelbehälter 120 an den beiden Seiten des Kernbereichs 110 und zwei Seitenplatten 130 zur Verstärkung des Kernbereichs 110 auf. Der Kernbereich 110 besteht aus einer Vielzahl von Röhrchen 111, in denen das Kühlmittel strömt, und aus einer Vielzahl von gewellten Rippen 112, deren jede mit den äußeren Flächen der benachbarten beiden Röhrchen 111 im Wege des Verlötens verbunden ist. Die Sammelbehälter 120 erstrecken sich in einer Richtung im Wesentlichen rechtwinklig zu der Längsrichtung der Röhrchen 111, um mit den Röhrchen 111 in Verbindung zu stehen. Die Sammelbehälter 120 sind mit den Röhrchen 111 zur Verteilung des Kühlmittels in die Röhrchen 111 und zum Sammeln des Kühlmittels aus den Röhrchen 111 verbunden. Andererseits sind die Seitenplatten 130 an beiden Seiten des Kernbereichs 110 derart vorgesehen, dass sie sich in einer Richtung erstrecken, die parallel zu der Längsrichtung der Röhrchen 111 verläuft. Gemäß Darstellung in Fig. 2 ist jede der Seitenplatten 130 aus einer Aluminiumplatte im Wege des Pressens zu einer im Querschnitt etwa U-förmigen Gestalt ausgebildet.
Bei der ersten Ausführungsform sind die Röhrchen 111, die Rippen 112, die Sammelbehälter 120 und die Seitenplatten 130 aus dem gleichen Material hergestellt und im Wege des Verlötens miteinander verbunden.
Metallkonsolen (beispielsweise zwei Metallkonsolen) 140, mittels der der Kondensator 100 an einem Fahrzeug angebaut ist, sind an der Seitenplatte 130 fixiert, die an der oberen Seite des Kernbereichs 110 angeordnet ist. Andererseits sind buchsenförmige Gummielemente 150 zur elastischem Abstützung des Kondensators 100 gegenüber dem Fahrzeug an der Seitenplatte 130, die an der unteren Seite des Kernbereichs 110 angeordnet ist, fixiert.
Gemäß Darstellung in Fig. 2 werden die in die Seitenplatte 130 zwischen den Seitenwandbereichen 131 eingesetzte Konsole 140 und die Seitenwandbereiche 131 von außen her mittels einer Befestigungszwecken dienenden Spanneinrichtung (nicht dargestellt) zusammengepresst, sodass ein Teil der Seitenwandbereiche 131 zur Press-Berührung der Konsole 140 plastisch deformiert wird. Daher ist die Konsole 140 an der Seitenplatte 130 durch Press-Deformation an dem Teil der Seitenwandbereichen 131 fixiert. Bei der ersten Ausführungsform ist die Konsole 140 an der Seitenplatte 130 ausschließlich durch Befestigen ohne Verwendung eines zusätzlichen Verbindungselements fixiert. Bei der ersten Ausführungsform wird das Befestigen der Konsole 140 an der Seitenplatte 130 durchgeführt, nachdem die Verlötung einer Baugruppe, die die Röhrchen 111, die Rippen 112, die Sammelbehälter 120 und die Seitenplatten 130 aufweist, abgeschlossen ist.
Weil gemäß der ersten Ausführungsform die Konsole 140 an der Seitenplatte 130 ausschließlich durch Press-Deformation (Befestigen) fixiert ist, kann die Anbringungsposition der Konsole 140 frei bestimmt werden. Weil die Konsole 140 an der Seitenplatte ausschließlich durch Befestigen fixiert ist, kann die Befestigung der Konsole 140 an der Seitenplatte 130 durchgeführt werden, nachdem die Baugruppe in ihren Teilen durch Verlötung verbunden worden ist. Entsprechend kann die Konsole 140 an der Seitenplatte 130 in irgendeiner Position in der Längsrichtung der Seitenplatte 130 fixiert werden bzw. sein.
Bei der ersten Ausführungsform sind, wenn die Baugruppe des Kondensators 100 an einem Ofen zur Verlötung weitergegeben wird, die Konsolen 140 noch nicht an der Baugruppe angebracht. Daher ist sogar dann, wenn die Breitenabmessung der Konsole 140 in der Luftströmungsrichtung des Kernbereichs 110 größer als die Dicke des Kernbereichs 110 ist, eine Basis zur Verhinderung eines Kippens der Baugruppe des Kondensators 100 nicht notwendig, und kann der Wärmetauscher zu geringeren Kosten hergestellt werden.
Bei der ersten Ausführungsform können die Konsolen 140 und die Seitenplatte 130 aus dem gleichen Material mit dem gleichen elektrischen Potential hergestellt sein. In diesem Fall kann verhindert werden, dass eine der Konsolen 140 und die Seitenplatte 130 bevorzugt elektrisch korrodiert wird. Wenn alternativ die Konsole 140 aus einem gegenüber dem Metall (beispielsweise Aluminium) der Seitenplatte 130 unterschiedlichen Metall (beispielsweise Eisen) hergestellt ist, kann ein Beschichtungsfilm an der Oberfläche der Konsole 140 ausgebildet sein, der in Hinblick auf sein elektrisches Potential im Vergleich zu der Seitenplatte 130 leichter korrodiert wird. Daher kann eine Korrosion an der Konsole 140 und an der Seitenplatte 130 wirksam verhindert werden.
Bei der ersten Ausführungsform wird die Konsole 140 direkt an der Seitenplatte 130 ausschließlich durch Befestigung der Seitenplatte 130 fixiert, nachdem die Verlötung der Baugruppe des Kondensators 100 abgeschlossen ist. Daher ist es nicht notwendig, ein Einsetzloch in der Seitenplatte 130 zur Einsetzung eines zusätzlichen Verbindungselements, beispielsweise einer Schraube und einer Niete, auszubilden. Daher kann gemäß Darstellung in Fig. 3 die Abmessung des Kernbereichs 110 um ΔH vergrößert sein, während verhindert sein kann, dass die äußere Abmessung des Kondensators 100 vergrößert ist, dies im Vergleich mit einem Fall, bei dem die Konsole 140 an der Seitenplatte 130 unter Verwendung einer Schraube B fixiert ist. Entsprechend kann das Abstrahlungsvermögen des Kondensators 100 vergrößert sein, während verhindert sein kann, dass die äußere Abmessung des Kondensators 100 vergrößert ist.

Zweite Ausführungsform

Bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform ist ein Teil dar Seitenwandbereiche 131 der Seitenplatte 130 zur Konsole 140 hin zur Deformation gepresst, sodass die Konsole 140 an der Seitenplatte 130 direkt fixiert ist. Bei der zweiten Ausführungsform ist jedoch gemäß Darstellung in Fig. 4 ein Teil des unteren Bereichs 132 der Seitenplatte 130 so zugeschnitten, dass er aus der Fläche des unteren Bereichs 132 vorsteht, sodass ein Vorsprung 133 gebildet ist. Andererseits ist ein Loch 141, das mit dem Vorsprung 133 der Seitenplatte 130 im Eingriff steht, in der Konsole 140 vorgesehen, sodass der Vorsprung 133 der Seitenplatte 130 in das Loch 141 der Konsole 140 eingesetzt ist. Bei der zweiten Ausführungsform ist, während der Vorsprung 133 der Seitenplatte 130 mit dem Loch 141 der Konsole 140 im Eingriff steht, ein Teil der Seitenwandbereiche 131 der Seitenplatte 130 in Richtung nach innen gedrückt, um die Konsole 140 zu befestigen. Entsprechend kann die Konsole 140 in der Seitenplatte 130 ohne Verlötung fest fixiert sein.
Wenn der Vorsprung 133, der in das Loch 141 der Konsole 140 eingesetzt ist, die Konsole 140 unter Druck berührt, kann die Konsole 140 an der Seitenplatte 130 weiter fest fixiert sein. Der Vorsprung 133 kann im Presssitz in das Loch 141 der Konsole 140 eingesetzt sein.
Bei der zweiten Ausführungsform ist der Vorsprung 133 an der Seitenplatte 130 vorgesehen, und ist das Loch 141 in der Konsole 140 vorgesehen. Jedoch kann der Vorsprung 133 an der Konsole 140 vorgesehen sein, und kann das Loch 141 in der Seitenplatte 130 vorgesehen sein. Auch in diesem Fall können die gleichen Wirkungen erreicht werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit ihren bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen vollständig beschrieben worden ist, ist zu beachten, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen für den Fachmann ersichtlich sein werden.
Beispielsweise findet bei den oben beschriebenen Ausführungsformen die vorliegende Erfindung typischerweise bei einem Kondensator Anwendung. Jedoch kann die vorliegende Erfindung auch bei einem anderen Wärmetauscher, beispielsweise einen Kühler, Anwendung finden.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen sind die Konsole 140 und die Seitenplatte 130 aus Metall hergestellt. Jedoch können die Konsole 140 und die Seitenplatte 130 aus einem Material mit einer ausreichenden Korrosionsbeständigkeit, beispielsweise aus Gummi oder Kunststoff, hergestellt sein.
Solche Änderungen und Modifikationen sind als innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung gemäß deren Definition durch die beigefügten Ansprüche liegend zu verstehen.

Claims

1. Wärmetauscher, umfassend:
einen Kernbereich (110) mit einer Vielzahl von Röhrchen (111), in denen ein erstes Fluid strömt, zur Durchführung eines Wärmeaustauschs mit einem zweiten Fluid, das durch den Kernbereich hindurch außenseitig der Röhrchen strömt;
eine Seitenplatte (130), die an einem Endbereich des Kernbereichs angeordnet ist, zur Verstärkung des Kernbereichs; und
eine Konsole (140) zur Anbringung, wobei die Konsole an der Seitenplatte ausschließlich durch Befestigen fixiert ist.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, wobei:
die Seitenplatte sich in einer Richtung parallel zu der Längsrichtung der Röhrchen erstreckt und zu einer im Querschnitt U-förmigen Gestalt derart ausgebildet ist, dass sie einen unteren Wandbereich (132), der mit dem Kernbereich verbunden ist, und zwei einander gegenüberliegende Seitenwände (131) aufweist, die von dem unteren Wandbereich aus zu einer dem Kernbereich gegenüberliegenden Seite hin vorstehen; und
ein Teil der Seitenwände im Wege des Pressens von außen her plastisch deformierbar ist, um die Konsole zwischen den Seitenwänden einzuklemmen und zu befestigen.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 2, wobei:
der untere Wandbereich der Seitenplatte oder Konsole einen Vorsprung (133) aufweist; und
das andere Teil von unterem Wandbereich der Seitenplatte und Konsole ein Loch (141) aufweist, das mit dem Vorsprung im Eingriff steht.

4. Wärmetauscher nach Anspruch 3, wobei der Vorsprung (133) im Presssitz in das Loch in (141) eingesetzt ist.

5. Wärmetauscher nach Anspruch 1, wobei:
die Konsole einen Eingriffsbereich (141) aufweist, der mit der Seitenplatte im Eingriff steht; und
die Konsole an der Seitenplatte befestigt und fixiert ist.

6. Wärmetauscher nach Anspruch 1, wobei:
die Seitenplatte einen Vorsprung (133) aufweist, der von einer inneren Wandfläche der Seitenplatte aus vorsteht;
die Konsole ein Loch (140) aufweist, in das der Vorsprung der Seitenplatte im Presssitz eingesetzt ist; und
die Konsole an der Seitenplatte befestigt und fixiert ist.

7. Wärmetauscher nach Anspruch 1, wobei ein Teil der Seitenplatte zur Press- Berührung der Konsole plastisch deformiert ist, sodass die Konsole an der Seitenplatte befestigt und fixiert ist.

8. Wärmetauscher nach irgendeinem der Ansprüche 1-7, wobei die Konsole und die Seitenplatte aus metallischen Materialien mit dem gleichen elektrischen Potential hergestellt sind.

9. Wärmetauscher nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Konsole aus einem gegenüber dem Material der Seitenplatte unterschiedlichen Material hergestellt ist, wobei der Wärmetauscher weiter umfasst einen Abdeckungsfilm, der an der Konsole oder an der Seitenplatte vorgesehen ist und dessen elektrisches Potential geringer ist.

10. Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers, umfassend:
die Ausbildung eines Kernbereichs (110), der eine Vielzahl von Röhrchen aufweist, in denen ein erstes Fluid strömt, zur Durchführung eines Wärmeaustauschs mit einem zweiten Fluid, das durch den Kernbereich hindurch außenseitig der Röhrchen hindurchtritt;
die Ausbildung einer Seitenplatte (130) derart, dass sie im Querschnitt eine etwa U-förmige Gestalt aufweist;
den vorübergehenden Anbau der Seitenplatte an einem Ende des Kernbereichs zur Ausbildung einer Baugruppe;
die Verlötung der Baugruppe in einem Ofen; und
die Press-Deformation eines Teils der Seitenplatte von außerhalb der Seitenplatte aus, nachdem eine Konsole (140) in die Seitenplatte eingesetzt ist, sodass die Konsole nach Verlötung an der Seitenplatte befestigt und fixiert ist.

11. Herstellungsverfahren nach Anspruch 10, wobei die Seitenplatte oder die Konsole einen Vorsprung (133) aufweist und das jeweils andere Teil von Seitenplatte und Konsole ein Loch (141) aufweist, wobei das Verfahren weiter umfasst das zum Eingriff Bringen des Vorsprungs in dem Loch vor der Press-Deformation.

12. Herstellungsverfahren nach Anspruch 10, wobei:
die Seitenplatte einen unteren Wandbereich (132) zur Verbindung mit dem Kernbereich und zwei einander gegenüberliegende Seitenwände (131) aufweist, die von dem unteren Wandbereich aus zu einer dem Kernbereich gegenüberliegenden Seite hin vorstehen; und
bei der Press-Deformation die Konsole in die Seitenplatte zwischen den einander gegenüberliegenden Seitenwänden eingesetzt ist und ein Teil der gegenüber einander gegenüberliegenden Seitenwände von außen her zur plastischem Deformation gepresst wird.