DE10346032A1

DE10346032A1 - Wärmetauscher

Info

Publication number: DE10346032A1
Application number: DE2003146032
Authority: DE
Inventors: Ken Kariya Muto; Masaaki Kariya Kawakubo; Etsuo Kariya Hasegawa
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-10-07
Filing date: 2003-10-02
Publication date: 2004-04-15
Also published as: JP2004125352A

Abstract

Um das Leistungsvermögen eines Wärmetauschers wie beispielsweise eines Gaskühlers zum Kühlen eines ersten Fluids wie beispielsweise eines CO¶2¶-Kältemittels, durch ein zweites Fluid wie beispielsweise Luft zu verbessern, besteht der erste Verteilerbehälter (2) aus einem Eintrittsbehälter (2a) und einem Ausgabebehälter (2b), und mehrere Kältemittelkanäle (7) auf der Eintrittsseite und mehrere Kältemittelkanäle (8) auf der Ausgabeseite sind in dem zwischen dem ersten Verteilerbehälter (2) und dem gegenüberliegenden zweiten Verteilerbehälter (3) vorgesehenen flachen Wärmetauschrohr (6) ausgebildet. Das Kältemittel strömt von dem Eintrittsbehälter (2a) zu dem zweiten Verteilerbehälter über die Kältemittelkanäle (7) auf der Eintrittsseite und wird in dem zweiten Verteilerbehälter umgekehrt und strömt dann über die Kältemittelkanäle (8) auf der Ausgabeseite zu dem Ausgabebehälter (2b). Das durch die in der Richtung des Pfeils (9) strömende luftgekühlte Kältemittel auf der Ausgabeseite wird über einen Abschnitt zwischen dem Ausgabebehälter (2b) und dem Eintrittsbehälter (2a), einen Abschnitt zwischen den Kältemittelkanälen (8) auf der Ausgabeseite und den Kältemittelkanälen (7) auf der Eintrittsseite und auch den zwischen den aneinander angrenzenden Wärmetauschrohren (6) vorgesehenen Kühlrippen wieder erwärmt. Deshalb ist in der Wärmeübertragungsroute eine Wärmeübertragungsverhinderungseinrichtung wie beispielsweise ein Loch (10) vorgesehen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Wärmetauscher, der bevorzugt in dem Fall verwendet wird, wenn eine Temperaturdifferenz zwischen einem Fluid auf der Eintrittsseite und einem Fluid auf der Ausgabeseite groß ist, wie bei einem in einem Klimasystem, in welchem das Kältemittel Kohlendioxid (CO₂) ist, verwendeten Gaskühler (Kondensator).

2. Beschreibung des Standes der Technik

Herkömmlicher Weise ist ein Wärmetauscher, der als Kondensator oder Gaskühler bezeichnet wird, wohlbekannt. Zum Beispiel ist der Wärmetauscher in den japanischen ungeprüften Patentveröffentlichungen Nr. 10-288476, Nr. 2001-133075 und Nr. 2001-50685 offenbart. In dem Wärmetauscher sind, um ein in einem Klimasystem komprimiertes Kältemittel zu kühlen, mehrere flache Wärmetauschrohre, in denen eine große Anzahl von dünnen Kältemittelkanälen ausgebildet ist, parallel zueinander angeordnet. Endabschnitte dieser flachen Rohre sind mit einem ersten Verteilerbehälter verbunden, der einen Eintrittsbehälter und einen Ausgabebehälter bildet, und die anderen Endabschnitte dieser flachen Rohre sind mit einem zweiten Verteilerbehälter zum Umkehren einer Strömungsrichtung des Kältemittels verbunden. Aufgrund der obigen Konstruktion wird eine Strömung des Kältemittels, das aus dem Eintrittsbehälter geströmt und durch eine Gruppe von Kältemittelkanälen auf einer Seite der flachen Rohre gelaufen ist und dann den zweiten Verteilerbehälter erreicht hat, in dem zweiten Verteilerbehälter umgekehrt. Die aus flachen Rohren bestehenden Kältemittelkanäle, in welchen das Kältemittel in der Gegenrichtung strömt, sind so ausgebildet, dass das Kältemittel in einer Gruppe Kältemittelkanäle auf der anderen Seite der flachen Rohre strömen muss und zu dem Ausgabebehälter geführt wird. Wellenförmige Kühlrippen sind zwischen diesen flachen Rohren angebracht, um so einen Strömungspfad der Luft zu bilden, welche ein Kühlmedium ist.

In dem wie oben beschrieben aufgebauten Wärmetauscher wird zum Erhöhen der Wärmetauschleistung durch Vergrößern eines Temperaturunterschieds zwischen dem Kältemittel und der Luft die zum Kühlen verwendete Luft von Außenflächen einer Gruppe von Kältemittelkanälen, in denen ein Kältemittel einer relativ niedrigen Temperatur strömt, auf der Ausgabeseite des Kältemittels auf einer Seite eines flachen Rohres zu Außenflächen einer Gruppe von Kältemittelkanälen, in welchen ein Kältemittel einer relativ hohen Temperatur strömt, auf der Eintrittsseite des Kältemittels auf der anderen Seite eines flachen Rohres geleitet.

Falls jedoch der wie oben beschrieben aufgebaute Wärmetauscher als Gaskühler in einem Kühlkreis eines Klimasystems verwendet wird, in welchem ein Fluid CO₂ als Kältemittel in der überkritischen Druckzone wirken soll, können die folgenden Probleme auftreten. Ein Druckunterschied zwischen dem Kältemitteleinlass und dem Kältemittelauslass des Gaskühlers wird groß und ferner wird ein Druckunterschied zwischen einer Gruppe von Kältemittelkanälen, die auf der Eintrittsseite eines flachen Rohres sind, und einer Gruppe von Kältemittelkanälen, die auf der Ausgabeseite sind, sehr groß. Deshalb wird eine sich direkt zwischen den zwei Gruppen von Kältemittelkanälen in den flachen Rohren bewegende Wärmemenge erhöht. Ferner wird eine sich indirekt über die an den flachen Rohren angebrachten Kühlrippen bewegende Wärmemenge erhöht. Außerdem wird ein sich von dem Eintrittsbehälter in dem Verteilerbehälter an einem Ende der flachen Rohre zu dem Ausgabebehälter bewegende Wärmemenge erhöht. Deshalb wird ein durch die Luft in den flachen Rohren gekühltes Kältemittel in einem Teil auf der stromabwärtigen Seite durch das Kältemittel auf der stromaufwärtigen Seite wieder erwärmt. Demgemäß sinkt die Leistung des gesamten Wärmetauschers. Aus den obigen Gründen besteht eine Möglichkeit, dass die Kühlleistung des Klimasystems sinkt und ferner der Energieverbrauch des Klimasystems steigt.

Obwohl diese Probleme nicht gelöst worden sind, ist der folgende Wärmetauscher in den vorveröffentlichten Dokumenten beschrieben. Bezüglich dieses Wärmetauschers wird auf die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2001-147095 verwiesen. Der Wärmetauscher ist nachfolgend beschrieben. In einem Wärmetauscher, der in einem Klimasystem vorgesehen ist, in welchem ein Fluid wie beispielsweise CO₂ im überkritischen Druckzustand als Kältemittel verwendet wird, sind, während ein Kältemittelkanal auf der Eintrittsseite und ein Kältemittelkanal auf der Ausgabeseite nicht gleichzeitig in einem Wärmetauschrohr ausgebildet sind, in welchem das Kältemittel nur in einer Richtung strömt, zwei aus mehreren solchen Wärmetauschrohren und wellenförmigen Rippen aufgebaute Kerne und ein Paar Verteilerbehälter in vorgegebenen Abständen angeordnet. Jeder Kern besitzt einen Kältemitteleinlassabschnitt in dem oberen Teil und einen Kältemittelauslassabschnitt in dem unteren Teil. Die zwei Kerne sind in Reihe durch schräge Rohre verbunden, sodass der Eintrittsabschnitt und der Ausgabeabschnitt des gesamten Wärmetauschers in einer Objektivansicht in einem Abstand voneinander gehalten werden. Wenn jedoch die zwei Kerne parallel zueinander angeordnet sind und ein notwendiger Abstand zwischen den zwei Kernen wie oben beschrieben vorgesehen ist, nimmt der gesamte Wärmetauscher einen großen Raum ein. Demgemäß wird es schwierig, das Klimasystem in einem kleinen Motorraum eines Kraftfahrzeugs anzuordnen. Da ferner die zwei Kerne in dem Wärmetauscher angeordnet sind, sind die Herstellungskosten erhöht. Demgemäß ist es für diese Einrichtung unmöglich, die oben beschriebenen Probleme tatsächlich zu lösen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der obigen Probleme des Standes der Technik gemacht. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wärmetauscher vorzusehen, der dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Bewegung der Wärme des Kältemittels auf der Eintrittsseite zu der Ausgabeseite verhindert, eine Erhöhung der Anzahl Bauteile vermieden und eine Erhöhung der Herstellungskosten verhindert wird, sodass die Probleme gelöst werden.

Als Maßnahme zum Lösen der obigen Probleme sieht die vorliegende Erfindung einen Wärmetauscher gemäß den anhängenden Ansprüchen vor.

In dem in Anspruch 1 beschriebenen Wärmetauscher ist zwischen einem Kanal auf der Eintrittsseite, der in einem Teil der Wärmetauschrohre gebildet ist, und einem Kanal auf der Ausgabeseite, der in dem anderen Teil der Wärmetauschrohre gebildet ist, wenigstens eine Wärmeübertragungsverhinderungseinrichtung zum Verhindern der Bewegung von Wärme zwischen einem in dem Kanal auf der Eintrittsseite strömenden ersten Fluid und einem in dem Kanal auf der Ausgabeseite strömenden ersten Fluid vorgesehen. In diesem Fall enthält die Wärmeübertragungsverhinderungseinrichtung verschiedene spezielle Maßnahmen, die in den Ansprüchen 2 bis 11 beschrieben sind.

Eine der speziellen Maßnahmen besteht darin, zwischen dem Kanal auf der Eintrittsseite und dem Kanal auf der Ausgabeseite der Wärmetauschrohre ein Loch vorzusehen, in welches das erste Fluid nicht strömt. Ein Ende oder beide Enden des Lochs sind mit einem Material blockiert. Im Fall des Blockierens eines Endes strömt das Fluid in das Loch, jedoch bleibt das Fluid, welches in das Loch geströmt ist, in dem Loch, d.h. das Fluid, welches in das Loch geströmt ist, fließt nicht aus dem Loch heraus. Im Fall des Blockierens beider Endabschnitte des Lochs ist das Loch mit Luft gefüllt. In diesem Fall kann ein Schlitz ausgebildet sein und zu der Position des Lochs passen. Aufgrund des Schlitzes steht das Innere des Lochs mit der Umgebungsluft in Verbindung und Luft zirkuliert in dem Loch. In jedem Fall bilden das Loch und das Fluid in dem Loch eine Wärmeübertragungsverhinderungseinrichtung und verhindern die Bewegung von Wärme zwischen dem ersten Fluid in dem Kanal auf der Eintrittsseite und dem ersten Fluid in dem Kanal auf der Ausgabeseite. Deshalb kann das Leistungsvermögen des Wärmetauschers verbessert werden.

Als in den Wärmetauschrohren vorgesehene Wärmeübertragungsverhinderungseinrichtung ist es effektiv, einen verengten Abschnitt einer kleinen Querschnittsfläche zwischen dem Kanal auf der Eintrittsseite und dem Kanal auf der Ausgabeseite der Wärmetauschrohre zu bilden. Wenn dieser verengte Abschnitt ausgebildet ist, ist es möglich, eine Bewegung von Wärme zwischen dem Kanal auf der Eintrittsseite und dem Kanal auf der Ausgabeseite zu verhindern. Wenn ferner eine Öffnung, wie beispielsweise ein Schlitz, in diesem Abschnitt ausgebildet ist, ist eine Querschnittsfläche dieses Abschnitts verringert. Deshalb wird nicht nur die Bewegung von Wärme verhindert, sondern ein Wärmeaustausch wird zwischen dem zweiten Fluid, wie beispielsweise der in dem Schlitz strömenden Luft, und dem in den Kanälen strömenden ersten Fluid ausgeführt. Demgemäß kann das erste Fluid zusätzlich durch das zweite Fluid gekühlt werden.

Gemäß dem in Anspruch 12 beschriebenen Wärmetauscher ist an einer Position, wo Kühlrippen für einen Wärmeaustausch derjenigen zwischen dem Kanal auf der Eintrittsseite und dem Kanal auf der Ausgabeseite, welche in den Wärmetauschrohren ausgebildet sind, entsprechen, wenigstens eine Wärmeübertragungsverhinderungseinrichtung zum Verhindern der Bewegung von Wärme zwischen dem in dem Kanal auf der Eintrittsseite strömenden ersten Fluid und dem in dem Kanal auf der Ausgabeseite strömenden ersten Fluid vorgesehen. Als spezielle Maßnahme ist, wie in Ansprüchen 13 und 14 beschrieben, wenn eine Position entsprechend den Kühlrippen ausgeschnitten ist, ein Schlitz für eine Wärmeisolierung ausgebildet. Alternativ kann ein labyrinthförmiger Schlitz zur Wärmeisolierung ausgebildet sein.

In jedem Fall kann die Bewegung von Wärme über die Kühlrippen für den Wärmeaustausch, welche durch einen Temperaturunterschied zwischen dem in dem Kanal auf der Eintrittsseite strömenden ersten Fluid und dem in dem Kanal auf der Ausgabeseite strömenden ersten Fluid durch die Wärmeübertragungsverhinderungseinrichtung, wie beispielsweise einen Schlitz für die Wärmeisolierung, unterdrückt werden. Deshalb kann das Leistungsvermögen des Wärmetauschers verbessert werden.

Ein in Anspruch 15 beschriebener Wärmetauscher enthält einen Verbindungsabschnitt einer kleinen Querschnittsfläche, der eine Wärmeübertragungsverhinderungseinrichtung ist, welche zwischen dem Eintrittsbehälter und dem Ausgabebehälter, welche den ersten Verteilerbehälter bilden, vorgesehen ist. Betreffend die spezielle Maßnahme wird, wie in Anspruch 16 beschrieben, ein labyrinthförmiger Verbindungsabschnitt mit wenigstens einem ausgeschnittenen Abschnitt benutzt. Alternativ kann, wie in Anspruch 17 beschrieben, ein Verbindungsabschnitt mit einem U-förmigen Kurvenabschnitt einer kleinen Querschnittsfläche verwendet werden.

In jedem Fall ist eine Querschnittsfläche des Verbindungsabschnitts reduziert und eine tatsächliche Länge des Verbindungsabschnitts vergrößert. Selbst wenn der Eintrittsbehälter und der Ausgabebehälter nahe beieinander angeordnet sind, ist es deshalb möglich, durch den Verbindungsabschnitt eine Bewegung der Wärme zu verhindern. Demgemäß ist es möglich, das Auftreten eines nutzlosen Wärmeaustauschs zwischen dem ersten Fluid in dem Eintrittsbehälter und dem ersten Fluid in dem Ausgabebehälter zu verhindern, deren Temperaturdifferenz als Ergebnis eines Wärmeaustauschs groß ist. Deshalb kann das Leistungsvermögen des Wärmetauschers hoch gehalten werden.

Ein Wärmetauscher der vorliegenden Erfindung wird geeigneter Weise für einen Gaskühler verwendet, in welchem Kohlendioxid des überkritischen Druckzustands als das erste Fluid verwendet wird und als Kältemittel in einem Kühlkreislauf eines Klimasystems dient. Da in diesem Fall Kohlendioxid als Kältemittel benutzt wird, gibt es anders als bei einem Freon-Kältemittel keine Möglichkeit des Auftretens eines öffentlichen Ärgernisses.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Darstellung einer Gesamtanordnung des Wärmetauschers des ersten Ausführungsbeispiels.
2 ist eine Draufsicht eines Querschnitts des Hauptteils des Wärmetauschers des ersten Ausführungsbeispiels.
3 ist eine perspektivische Darstellung eines Hauptteils des Wärmetauschers des ersten Ausführungsbeispiels.
4 ist eine Seitenansicht eines Hauptteils des Wärmetauschers des zweiten Ausführungsbeispiels.
5 ist eine Draufsicht eines Querschnitts des Hauptteils des Wärmetauschers des dritten Ausführungsbeispiels.
6 ist eine perspektivische Darstellung eines Hauptteils des Wärmetauschers des vierten Ausführungsbeispiels.
7 ist eine perspektivische Darstellung eines Hauptteils des Wärmetauschers des fünften Ausführungsbeispiels.
8 ist eine perspektivische Darstellung eines Hauptteils des Wärmetauschers des sechsten Ausführungsbeispiels.
9 ist eine perspektivische Darstellung eines Hauptteils des Wärmetauschers des siebten Ausführungsbeispiels.
10 ist ein Diagramm einer Beziehung zwischen einem Kühlrippen-Kopplungsanteil und einer Menge Wärmebewegung.
11 ist eine Seitenansicht eines Hauptteils des Wärmetauschers des achten Ausführungsbeispiels.
12 ist eine Seitenansicht eines Hauptteils des Wärmetauschers des neunten Ausführungsbeispiels.
13 ist ein Diagramm einer Beziehung zwischen einem Kühlrippen-Kopplungsanteil und einer Menge Wärmebewegung.
14 ist eine Konzeptdraufsicht eines Hauptteils des Wärmetauschers des zehnten Ausführungsbeispiels.
15 ist eine Konzeptdraufsicht eines Hauptteils des Wärmetauschers des elften Ausführungsbeispiels.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Als nächstes werden Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen mehrere bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung erläutert. 1 ist eine schematische Darstellung eines Aussehens des Wärmetauschers des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Jedoch sind die Gesamtanordnungen der Wärmetauscher des zweiten und nachfolgender Ausführungsbeispiele etwa ähnlich der Gesamtanordnung des in 1 dargestellten Wärmetauschers. Der Wärmetauscher 1 des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird für einen Gaskühler in einem Kühlkreislauf eines Klimasystems benutzt, in welchem ein Fluid, beispielsweise CO₂, welches sich nicht einfach verflüssigt, selbst wenn es komprimiert wird, im überkritischen Druckzustand als Kältemittel dient.
Der Wärmetauscher 1 des ersten Ausführungsbeispiels enthält ein Paar eines rechten und eines linken Verteilerbehälters 2, 3, die in der Längsrichtung angeordnet sind. Wenigstens der linke Verteilerbehälter (der erste Verteilerbehälter) 2 hat einen kokonförmigen Querschnitt, dessen Mittelteil eingeschnürt ist, wie in 2 dargestellt. Demgemäß ist der Verteilerbehälter 2 in eine solche Form geformt, als ob zwei Zylinder in der Längsrichtung angeordnet und miteinander verbunden wären. Im Fall des ersten Ausführungsbeispiels stehen die zwei Zylinderteile 2a und 2b, die den linken Verteilerbehälter 2 bilden, nicht direkt miteinander in Verbindung. Deshalb ist in dem eingeschnürten Teil zwischen den Zylinderteilen 2a und 2b eine Trennwand 2c in der Längsrichtung über die gesamte Länge angeordnet. Die zwei Zylinderteile 2a und 2b, die durch die Trennwand 2c getrennt sind, werden als Eintrittsbehälter bzw. als Ausgabebehälter benutzt.
Der linke Verteilerbehälter 2, dessen Profil und Konstruktion wie oben beschrieben ausgebildet sind, kann mittels einer Extrusionsformung wie beispielsweise einer Aluminiumextrusionsformung einfach hergestellt werden. Wie man aus dem Profil und der Konstruktion des linken Verteilerbehälters 2 erkennen kann, kann der Verteilerbehälter 2 in einer solchen Weise aufgebaut sein, dass zwei Zylinder miteinander in Kontakt stehen. Alternativ kann der Verteilerbehälter 2 in einer solchen Weise aufgebaut sein, dass zwei Zylinder in Längsrichtung parallel zueinander angeordnet sind, wobei sie einen kleinen Abstand zwischen sich lassen und mehrere Abschnitte der zwei Zylinder mechanisch miteinander durch schlanke und dünne Verbindungsabschnitte, die später im neunten Ausführungsbeispiel erläutert werden, verbunden sind.
In dem Wärmetauscher 1 des ersten Ausführungsbeispiels ist ein Einlass 4 des Kältemittels an einer unteren Stelle des Eintrittsbehälters 2a, welcher ein den linken Verteilerbehälter 2 bildendes Zylinderteil ist, angeordnet. Andererseits ist ein Auslass 5 des Kältemittels an einer oberen Stelle des Ausgabebehälters 2b, welcher das andere Zylinderteil ist, angeordnet.
In dem Wärmetauscher 1 des ersten Ausführungsbeispiels weist auch der rechte Verteilerbehälter (der zweite Verteilerbehälter) 3 einen kokonförmigen Querschnitt auf. Jedoch ist es unnötig, in der Längsrichtung zwischen den den rechten Verteilerbehälter bildenden Zylinderteilen 3a und 3b eine Trennwand vorzusehen. Bei der Konstruktion des Wärmetauschers 1 des ersten Ausführungsbeispiels besteht keine Möglichkeit, dass ein großer Temperaturunterschied zwischen den Zylinderteilen 3a und 3b des rechten Verteilerbehälters 3 auftritt. Ferner ist es unnötig, eine Trennwand zwischen den Zylinderteilen 3a und 3b des rechten Verteilerbehälters 3 vorzusehen. Deshalb ist der Querschnitt des rechten Verteilerbehälters 3 nicht auf eine Kokonform beschränkt. Der Querschnitt des rechten Verteilerbehälters 3 kann ein einfacher Kreis, eine ovale Form oder eine elliptische Form sein.
Mehrere Wärmetauschrohre 6, die parallel zueinander sind, sind an dem Paar Verteilerbehälter 2 und 3 so angebracht, dass die Verteilerbehälter 2 und 3 miteinander durch die Wärmetauschrohre 6 verbunden sein können. Wie in 3 dargestellt, hat das Wärmetauschrohr 6 eine flache Form und eine große Anzahl Löcher in der Längsrichtung. Deshalb wird dieses Wärmetauschrohr 6 mittels Extrusionsformen wie beispielsweise Aluminiumextrusionsformen hergestellt. Beide Endabschnitte des Wärmetauschrohres 6 sind in schlitzförmige Öffnungen eingesetzt, die ausgebildet werden, wenn die Verteilerbehälter 2 und 3 einer maschinellen Bearbeitung unterzogen werden, und verlötet, sodass das Wärmetauschrohr 6 mit den Verteilerbehältern 2 und 3 verbunden werden kann. Aufgrund dessen ist ein Ende einer Gruppe von Kältemittelkanälen als mehrere kleine Löcher, die in der Längsrichtung der Wärmetauschrohre 6 ausgebildet sind, in zwei Teile aufgeteilt. Diese zwei Teile der Gruppe von Kältemittelkanälen stehen mit dem Eintrittsbehälter 2a bzw. dem Ausgabebehälter 2b in Verbindung, welche den linken Verteilerbehälter 2 bilden. Gleichzeitig stehen alle anderen Endabschnitte der Gruppe der Kältemittelkanäle mit dem Innern des rechten Verteilerbehälters 3 in Verbindung.
In dem in 2 und 3 dargestellten Wärmetauschrohr 6 des ersten Ausführungsbeispiels werden zum Beispiel vier Löcher der in dem Wärmetauschrohr 6 auf der stromabwärtigen Seite der durch den Pfeil 9 dargestellten Kühlluft ausgebildeten neun Löcher zu den Kältemittelkanälen 7 auf der Eintrittsseite. Endabschnitte der Kältemittelkanäle 7 auf der Eintrittsseite stehen mit dem Eintrittsbehälter 2a in Verbindung, der ein den linken Verteilerbehälter 2 bildendes Zylinderteil ist. Ferner stehen die anderen Endabschnitte der Kältemittelkanäle 7 auf der Eintrittsseite mit den Zylinderteilen 3a des rechten Verteilerbehälters 3 in Verbindung.
Zum Beispiel werden vier Löcher der in dem Wärmetauschrohr 6 ausgebildeten neun Löcher auf der stromaufwärtigen Seite der Strömungsrichtung 9 der Kühlluft zu den Kältemittelkanälen 8 auf der Ausgabeseite. Die Endabschnitte der Kältemittelkanäle 8 auf der Ausgabeseite stehen mit dem Ausgabebehälter 2b in Verbindung, welcher das den linken Verteilerbehälter 2 bildende andere Zylinderteil ist. Ferner stehen die anderen Endabschnitte der Kältemittelkanäle 8 mit dem Zylinderteil 3b des rechten Verteilerbehälters 3 in Verbindung. Die anderen Endabschnitte der Kältemittelkanäle 8 stehen mit dem anderen Zylinderteil 3a über den Zylinderteil 3b in Verbindung.
Wie in 2 und 3 dargestellt, ist ein Kennzeichen des Wärmetauschers 1 des ersten Ausführungsbeispiels, dass ein Loch 10, welches nicht als Kältemittelkanal benutzt wird, zwischen der Gruppe der Kältemittelkanäle 7 auf der Eintrittsseite und der Gruppe der Kältemittelkanäle 8 auf der Ausgabeseite belassen ist. Das leere Loch 10 bildet eine Wärmeübertragungsverhinderungseinrichtung zum Verhindern der Wärmeübertragung zwischen den Kältemittelkanälen 7 auf der Eintrittsseite und den Kältemittelkanälen 8 auf der Ausgabeseite. Deshalb sind beide Enden oder ist ein Ende des Lochs 10 durch das gleiche Material wie jenes des Wärmetauschrohres 6 oder andere geeignete Materialien blockiert. Demgemäß strömt kein Kältemittel in das Loch 10. Selbst wenn alternativ ein Kältemittel in das Loch 10 strömen kann, ist es für das Kältemittel unmöglich, durch das Loch 10 auszuströmen.
Als ein Verfahren zum einfachen Blockieren eines Endabschnitts des Lochs 10 ist ein Verfahren vorgesehen, bei welchem die Trennwand 2c, welche zwischen dem Eintrittsbehälter 2a und dem Ausgabebehälter 2b gebildet ist, und das Loch 10 in dem linken Verteilerbehälter 2 zueinander ausgerichtet sind, wie in 2 dargestellt. Da ein Teil der Trennwand 2c abgeschnitten wird, wenn ein Schlitz, in welchen die Wärmetauschrohre 6 eingesetzt werden, in dem linken Verteilerbehälter 2 gebildet wird, ist es möglich, ein Ende des Lochs 10 durch eine Stirnseite der Trennwand 2c, welche nach dem Abschneiden der Trennwand 2c belassen ist, zu blockieren. Da in dem Verteilerbehälter 3 auf der rechten Seite keine Trennwand vorgesehen ist, ist es unmöglich, das andere Ende des Lochs 10 durch das abgeschnittene Ende der Trennwand zu blockieren, wie bei dem Verteilerbehälter 2 auf der linken Seite. Wenn jedoch ein Ende des Lochs 10 blockiert ist, strömt kein Kältemittel in das Loch 10. Deshalb kann die Aufgabe der vorliegenden Erfindung gelöst werden.
Falls es möglich ist, beide Endabschnitte des Lochs 10 durch ein Material vollständig zu blockieren, ist es vorteilhaft, dass ein Loch oder ein Schlitz auf der Seite des Wärmetauschrohrs 6 ausgebildet ist, sodass das Loch oder der Schlitz mit dem Loch 10 in Verbindung steht, um so das Loch 10 zu der Umgebungsluft zu öffnen. Aufgrund dessen strömt Luft in das Loch 10 und kühlt das in den Kältemittelkanälen 7 und 8 strömende Kältemittel zusätzlich. Da ferner eine Luftkammer zwischen dem Kältemittelkanal 7 auf der Eintrittsseite und dem Kältemittelkanal 8 auf der Ausgabeseite gebildet ist, kann die Wärmeisoliereigenschaft dieser Kanäle verbessert werden. Dieser Punkt wird später unter Bezugnahme auf das sechste Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Wie in 1 dargestellt, sind unter den mehreren flachen Wärmetauschrohren 6, die durch die Verteilerbehälter 2 und 3 parallel zueinander gehalten sind, mehrere wellenförmige Kühlrippen 11 durch Löten angebracht. Die Kühlrippen 11 sind in einer solchen Weise aufgebaut, dass zum Beispiel ein dünner Bogen Aluminium in eine lange Bandform geschnitten ist, dessen Breite im wesentlichen die gleiche wie jene des flachen Wärmetauschrohrs 6 ist, und er in eine Wellenform gebogen ist. Natürlich ist es statt der wellenförmigen Kühlrippen 11 möglich, eine große Anzahl von Bändern zu verwenden, die aus flachen metallischen dünnen Bögen bestehen, und sie unter den mehreren Wärmetauschrohren 6 anzuordnen.
Da der Wärmetauscher 1 des ersten Ausführungsbeispiels wie oben beschrieben aufgebaut ist, strömt das durch einen nicht dargestellten Kompressor komprimierte Kältemittel (das erste Fluid) wie beispielsweise CO₂, wenn es von dem Kältemitteleinlass 4 in den Eintrittsbehälter 2a des linken Verteilerbehälters 2 zugeführt wird, wobei das Kältemittel in dem Eintrittsbehälter 2a in der Längsrichtung fließt, in eine große Anzahl von Kältemittelkanälen 7 auf der Eintrittsseite, die durch die mehreren Wärmetauschrohre 6 gebildet sind. Da die Kühlluft (das zweite Fluid) in der Richtung des in 3 dargestellten Pfeils 9 strömt, wird das in den Kältemittelkanälen 7 strömende Kältemittel etwas durch die Luft auf der stromabwärtigen Seite gekühlt und dann in den rechten Verteilerbehälter 3 ausgegeben und miteinander vereint. Die Strömungsrichtung des Kältemittels wird in dem rechten Verteilerbehälter 3 umgekehrt und das Kältemittel strömt in eine große Anzahl von Kältemittelkanälen 8 auf der Ausgabeseite, die in den mehreren Wärmetauschrohren 6 gebildet sind. Während das Kältemittel in den Kältemittelkanälen 8 auf der Ausgabeseite strömt, wird es durch die Luft einer niedrigen Temperatur auf der stromabwärtigen Seite des Luftstroms stark gekühlt.
Deshalb wird ein großer Temperaturunterschied zwischen dem Kältemittel der hohen Temperatur, welches in die Kältemittelkanälen 7 auf der Eintrittsseite strömt, und dem Kältemittel der niedrigen Temperatur, welches in den Kältemittelkanälen 8 auf der Ausgabeseite strömt, verursacht. Jedoch ist zwischen den Kältemittelkanälen 7 auf der Eintrittsseite und den Kältemittelkanälen 8 auf der Ausgabeseite ein leeres Loch 10 vorgesehen, in welchem kein Kältemittel strömt. Deshalb läuft nur eine sehr kleine Wärmemenge durch den dünnen Teil 12 außerhalb des Lochs 10 und strömt von den Kältemittelkanälen 7 auf der Eintrittsseite zu den Kältemittelkanälen 8 auf der Ausgabeseite. Demgemäß wird das in den Kältemittelkanälen 8 auf der Ausgabeseite strömende Kältemittel niedriger Temperatur durch das in den Kältemittelkanälen 7 auf der Eintrittsseite strömende Kältemittel hoher Temperatur kaum erwärmt. Deshalb ist im Vergleich zu einem Fall, in welchem kein leeres Loch 10 vorgesehen ist, die Temperatur des am Kältemittelauslass ankommenden Kältemittels niedriger, sodass das Leistungsvermögen des Wärmetauschers 1 deutlich verbessert ist.
In diesem Zusammenhang wird in dem linken Verteilerbehälter 2 ein großer Temperaturunterschied zwischen dem Kältemittel in dem Eintrittsbehälter 2a und dem Kältemittel in dem Ausgabebehälter 2b verursacht. Da jedoch der Querschnitt des linken Verteilerbehälters 2 in eine Kokonform geformt ist, in welcher der Mittelteil mit der Trennwand 2c eingeschnürt ist, ist die Wärmeübertragungsmenge von dem Eintrittsbehälter 2a zu dem Ausgabebehälter 2b klein im Vergleich zu einem Fall, in welchem der linke Verteilerbehälter 2 ein einfacher Zylinder mit einer Trennwand ist, und die Temperatur des Kältemittels in den Kältemittelkanälen 8 auf der Ausgabeseite wird durch den Verbindungsabschnitt nur ein bisschen erhöht.
4 ist eine Darstellung des zweiten Ausführungsbeispiels, welches eine Variation des ersten Ausführungsbeispiels ist. Obwohl die gesamte Anordnung des Wärmetauschers des zweiten Ausführungsbeispiels die gleiche wie die in 1 dargestellte ist, ist die Eigenschaft des zweiten Ausführungsbeispiels ein Profil des Querschnitts des Wärmetauschrohrs 6a. In dem Wärmetauschrohr 6a des zweiten Ausführungsbeispiels ist zwischen den Kältemittelkanälen 7 auf der Eintrittsseite und den Kältemittelkanälen 8 auf der Ausgabeseite ein besonders großes leeres Loch 10a vorgesehen. In der gleichen Weise wie bei dem leeren Loch 10 des ersten Ausführungsbeispiels ist/sind ein Endabschnitt oder beide Endabschnitte des Lochs großen Durchmessers 10a blockiert oder zu der Umgebungsluft offen.
In dem Wärmetauscher des zweiten Ausführungsbeispiels ist das Wärmetauschrohr 6a mit dem Loch großen Durchmessers 10a versehen. Deshalb ist die Wandstärke t1 des Außenabschnitts 12a des Lochs 10a kleiner als die Wandstärke t0 der Außenabschnitte der Kältemittelkanäle 7 und 8. Deshalb wird eine von den Kältemittelkanälen 7 auf der Eintritsseite zu den Kältemittelkanälen 8 auf der Ausgabeseite strömende Wärmemenge, die durch diesen Abschnitt 12a läuft, viel kleiner als die Wärmemenge in dem Fall des ersten Ausführungsbeispiels. Falls das Loch großen Durchmessers 10a zur Umgebungsluft offen ist, wird das in den Kanälen 7 und 8 strömende Kältemittel auch durch die Luft in dem Loch großen Durchmessers 10a gekühlt. Demgemäß ist der durch den Wärmetauscher des zweiten Ausführungsbeispiels vorgesehene Effekt viel größer als der durch den Wärmetauscher des ersten Ausführungsbeispiels vorgesehene Effekt.
5 ist eine Darstellung eines Hauptteils des Wärmetauschers des dritten Ausführungsbeispiels. In der gleichen Weise wie bei dem Wärmetauschrohr 6a des zweiten Ausführungsbeispiels ist ein Wärmetauschrohr 13 des dritten Ausführungsbeispiels flach und enthält die Kältemittelkanäle 7 auf der Eintrittsseite, die Kältemittelkanäle 8 auf der Ausgabeseite und das zwischen diesen Kältemittelkanälen ausgebildete Loch großen Durchmessers 10a. Jedoch besteht ein Unterschied zwischen dem dritten Ausführungsbeispiel und dem zweiten Ausführungsbeispiel darin, dass ein Ausschnitt 14 an einem Endabschnitt oder an beiden Endabschnitten des Wärmetauschrohres 13 des dritten Ausführungsbeispiels ausgebildet ist. Wenn ein Endabschnitt dieses Wärmetauschrohrs 13 in den in dem Verteilerbehälter 2 oder 3, dessen Querschnittsprofil eine Kokonform ist, wie in dem vorherigen Ausführungsbeispiel erläutert, ausgebildeten Schlitz eingeschoben wird, können demgemäß, da ein Bodenteil des Ausschnitts 14 nicht die Oberfläche des Verteilerbehälters erreicht, ein Ende oder beide Enden des Lochs 10a großen Durchmessers zu der Umgebungsluft offen sein. Natürlich strömt kein Kältemittel in das Loch großen Durchmessers 10a.
Wie oben beschrieben, ist in dem dritten Ausführungsbeispiel das Loch großen Durchmessers 10a, dessen Endabschnitt zu der Umgebungsluft offen ist, zwischen den Kältemittelkanälen 7 auf der Eintrittsseite und den Kältemittelkanälen 8 auf der Ausgabeseite ausgebildet. Deshalb kann das Loch 10a eine höhere Wärmeisolierwirkung vorsehen. Ferner kann das Loch 10a einen größeren Kühleffekt des Kältemittels vorsehen.
Falls das Wärmetauschrohr 13 mit dem Ausschnitt 14 an dem Ende verwendet wird, wie in dem dritten Ausführungsbeispiel, ist es bezüglich des in 1 dargestellten linken Verteilerbehälters 2 bevorzugter, den linken Verteilerbehälter zu benutzen, der aus den zwei unabhängigen Zylindern 15 und 16 besteht, wie beispielhaft in 5 dargestellt, als den festen linken Verteilerbehälter des kokonförmigen Querschnitts und mit der Trennwand 2c zu benutzen, weil es einfach ist, die Schlitzbildung auszuführen. Die Zylinder 15 und 16 entsprechen den zwei Zylinderteilen 2a und 2b, die den linken Verteilerbehälter 2 des ersten Ausführungsbeispiels bilden. In der gleichen Weise wie in dem ersten Ausführungsbeispiel werden die zwei Zylinderteile 2a und 2b zu dem Eintrittsbehälter und dem Ausgabebehälter. Deshalb stehen die zwei Zylinderteile 2a und 2b nicht miteinander in Verbindung, sondern sind gegenseitig durch einen Verbindungsteil mit der minimalen Größe oder der minimalen Querschnittsfläche miteinander verbunden. Alternativ sind die zwei Zylinderteile 2a und 2b nicht direkt miteinander verbunden, sondern sind über einen Außenrahmen oder dergleichen, der in der Zeichnung nicht dargestellt ist, indirekt miteinander verbunden. Aufgrund dessen kann die Wärmeübertragungsverhinderungseinrichtung gebildet werden und die Wärmeisoliereigenschaft zwischen dem Eintritts behälter 15 und dem Ausgabebehälter 16 kann vergrößert werden und das Leistungsvermögen des Wärmetauschers kann verbessert werden.
6 ist eine Darstellung eines Hauptteils des Wärmetauschers des vierten Ausführungsbeispiels. Das vierte Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass das flache Wärmetauschrohr 17 in der Längsrichtung zwischen den Kältemittelkanälen 7 auf der Eintrittsseite und den Kältemittelkanälen 8 auf der Ausgabeseite verläuft; und dass das flache Wärmetauschrohr 17 einen eingeschnürten Verbindungsteil 18 besitzt, dessen Querschnittsfläche verringert ist. Natürlich funktioniert der Verbindungsabschnitt 18, der so eingeschnürt ist, dass die Querschnittsfläche verringert ist, als Wärmeübertragungsverhinderungseinrichtung und er verhindert eine Wärmeübertragung von den Kältemittelkanälen 7 auf der Eintrittsseite zu den Kältemittelkanälen 8 auf der Ausgabeseite. Aufgrund dessen kann eine Erhöhung der Temperatur des Kältemittels auf der Ausgabeseite unterdrückt werden und das Leistungsvermögen des Wärmetauschers kann verbessert werden.
7 ist eine Darstellung des fünften Ausführungsbeispiels, welches eine Variation des vierten Ausführungsbeispiels ist. Das fünfte Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmetauschrohr 19, das mit einer Wärmeübertragungsverhinderungseinrichtung in der gleichen Weise wie bei dem vierten Ausführungsbeispiel versehen ist, in dem eingeschnürten Abschnitt 18 gestanzt ist, sodass mehrere lange Schlitze 20 in der Längsrichtung gebildet sind. Wenn die Schlitze wie oben beschrieben vorgesehen sind, wird eine von den Kältemittelkanälen auf der Eintrittsseite zu den Kältemittelkanälen 8 auf der Ausgabeseite strömende Wärmemenge im Vergleich zu dem vierten Ausführungsbeispiel weiter verringert und die Kältemittelkanäle 7 auf der Eintrittsseite können gegenüber den Kältemittelkanälen 8 durch die in den Schlitzen strömende Luft zusätzlich gekühlt werden.
Ein sechstes Ausführungsbeispiel ist ein Ausführungsbeispiel, bei welchem das Verfahren des fünften Ausführungsbeispiels auf das erste Ausführungsbeispiel angewendet ist, und der Hauptteil des sechsten Ausführungsbeispiels ist in 8 dargestellt. Wie in den Erläuterungen des ersten Ausführungsbeispiels beschrieben, ist das Wärmetauschrohr 21 des sechsten Ausführungsbeispiels dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmetauschrohr 21 die Kältemittelkanäle 7 und 8 besitzt, die in der gleichen Weise wie das Wärmetauschrohr 6 des ersten Ausführungsbeispiels aufgebaut sind; dass das Wärmetauschrohr 21 das lange leere Loch 10 aufweist, welches zwischen den Kältemittelkanälen 7 und 8 ausgebildet ist und dessen beide Endabschnitte durch ein Material blockiert sind; und dass mehrere Schlitze 22 so ausgebildet sind, dass sie mit dem langen Loch 10 in Verbindung stehen können und das Loch 10 zu der Umgebungsluft offen ist. Wegen der obigen Konstruktion ist es für das Loch 10 möglich, eine große Wärmeisoliereigenschaft zwischen den Kältemittelkanälen 7 und 8 vorzusehen, weil das Loch 10 als eine Luftkammer funktioniert. Ferner können die Kältemittelkanäle 7 und 8 durch die in das Loch 10 strömende Luft zusätzlich gekühlt werden. Deshalb kann das Leistungsvermögen des Wärmetauschers verbessert werden.
In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen ist irgendeine Wärmeübertragungsverhinderungseinrichtung in dem Wärmetauschrohr angeordnet. Jedoch kann die Aufgabe der vorliegenden Erfindung auch durch Anordnen einer Wärmeübertragungsverhinderungseinrichtung in den Kühlrippen des Wärmetauschers erzielt werden. Natürlich ist es möglich, die in diesen Ausführungsbeispielen dargestellten Wärmeübertragungsverhinderungseinrichtungen geeignet zu kombinieren. Das siebte Ausführungsbeispiel ist ein Ausführungsbeispiel des Wärmetauschers, bei welchem die Kühlrippen verbessert sind, und eine Konstruktion des Hauptteils ist in 9 dargestellt. Das Wärmetauschrohr 6 des siebten Ausführungsbeispiels ist das gleiche wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Dieses Wärmetauschrohr 6 kann durch die Wärmetauschrohre des zweiten bis sechsten Ausführungsbeispiels ersetzt werden.
Bei dem Wärmetauscher des siebten Ausführungsbeispiels sind mehrere Wärmeisolierschlitze 24 in der Längsrichtung wenigstens in einem Teil der wellenförmigen Rippen 23, welche zwischen den aneinander angrenzenden Wärmetauschrohren angebracht sind, an einer Stelle entsprechend dem leeren Loch 10 ausgebildet. Die Wärmeisolierschlitze 24 können teilweise ausgebildet sein, d.h. die Wärmeisolierschlitze 24 können in Abständen ausgebildet sein. In diesem Fall ist ein Verbindungsabschnitt 23c, dessen Breite eng ist, zwischen den Wärmeisolierschlitzen 24 ausgebildet, welche wie durch die gebrochenen Linien dargestellt ausgebildet sind. Falls die Wärmeisolierschlitze 24 über die gesamte Länge der Kühlrippen 23 ausgebildet sind, können die wellenförmigen Kühlrippen 23 aus zwei unterschiedlichen Sätzen von wellenförmigen Kühlrippen bestehen und Abstände können zwischen ihnen gebildet sein. In jedem Fall sind, wenn die Wärmeisolierschlitze 24 ausgebildet sind, die wellenförmigen Kühlrippen 23 im wesentlichen in zwei Bereiche 23a und 23b in der Längsrichtung aufgeteilt.
In dem Wärmetauscher des siebten Ausführungsbeispiels sind die wellenförmigen Kühlrippen 23 in die zwei Bereiche 23a und 23b entsprechend den Kältemittelkanälen 7 und 8 durch die Wärmeisolierschlitze 24 aufgeteilt, und eine Wärmeübertragung zwischen den zwei Bereichen 23a und 23b kann unterdrückt werden. Demgemäß ist es schwierig, dass die Wärme von den Kältemittelkanälen 7 auf der Eintrittsseite zu den Kältemittelkanälen 8 auf der Ausgabeseite über die wellenförmigen Kühlrippen 23 übertragen wird. Demgemäß wird verhindert, dass das Kältemittel auf der Ausgabeseite, welches einmal gekühlt worden ist, durch das Kältemittel auf der Eintrittsseite wieder erwärmt wird. Aufgrund dessen kann das Leistungsvermögen des Wärmetauschers verbessert werden.
Falls die wellenförmigen Kühlrippen 23 mit den Wärmeisolierschlitzen 24 versehen sind, welche eine Wärmeübertragungsverhinderungseinrichtung sind, sodass die Wärmeübertragung zwischen den zwei Bereichen 23a und 23b wie oben beschrieben verhindert wird, ist eine Beziehung zwischen dem Kühlrippen-Kopplungsanteil und der Menge Wärmebewegung (in W) zwischen den zwei Bereichen 23a und 23b in 10 dargestellt, wobei der Kühlrippen-Kopplungsanteil ein Prozentsatz des Wertes ist, den man erhält, wenn die Länge des Verbindungsabschnitts 23c, in welchem die Wärmeisolierschlitze 24 nicht ausgebildet sind, durch die Gesamtlänge der Kühlrippen 23 teilt. Wie man in diesem Diagramm sehen kann, beträgt die Menge Wärmebewegung, wenn der Kühlrippen-Kopplungsanteil auf etwa 0,02% gedrückt wird, etwa einige zehn Watt, welches ein niedriges elektrisches Leistungsniveau ist.
Im siebten Ausführungsbeispiel sind die Wärmeisolierschlitze 24 als Wärmeübertragungsverhinderungseinrichtung zum Unterdrücken der Wärmeübertragung zwischen den zwei Bereichen 23a und 23b der wellenförmigen Kühlrippen 23 ausgebildet. Ein Hauptteil des Wärmetauschers des achten Ausführungsbeispiels mit einer Wärmeübertragungsverhinderungseinrichtung eines anderen Aufbaus ist in 11 dargestellt. In diesem Fall ist das Wärmetauschrohr 6 das gleiche wie in dem ersten Ausführungsbeispiel. In den zwischen den aneinander angrenzenden Wärmetauschrohren 6 angeordneten, wellenförmigen Kühlrippen 25 ist ein labyrinthförmiger Schlitz 26 wenigstens in einem Abschnitt entsprechend dem leeren Loch 10 vorgesehen. Durch diesen labyrinthförmigen Schlitz 26 sind die wellenförmigen Kühlrippen 25 im wesentlichen in zwei Bereiche 25a und 25b aufgeteilt. Obwohl der durch den labyrinthförmigen Wärmeisolierschlitz 26 des achten Ausführungsbeispiels vorgesehene Effekt etwas unterschiedlich ist, ist es klar, dass der labyrinthförmige Wärmeisolierschlitz in der gleichen Weise wie der Wärmeisolierschlitz 24 funktioniert, welcher eine Wärmeübertragungsverhinderungseinrichtung des siebten Ausführungsbeispiels ist. Deshalb kann das achte Ausführungsbeispiel den gleichen Effekt wie den des siebten Ausführungsbeispiels vorsehen.
Wie oben beschrieben, kann in dem in 1 beispielhaft dargestellten Wärmetauscher 1, bei welchem der Eintrittsbehälter 2a und der Ausgabebehälter 2b, welche den linken Verteilerbehälter 2 bilden, unabhängig voneinander gemacht sind, sodass keine Wärme übertragung zwischen ihnen stattfindet, das Leistungsvermögen des Wärmetauschers 1 verbessert werden. In dem Wärmetauscher des neunten Ausführungsbeispiels, dessen Hauptteil in 12 dargestellt ist, trägt wenigstens der linke Verteilerbehälter 2 einen Eintrittsbehälter 27 und einen Ausgabebehälter 28 parallel zueinander, welche jeweils den unabhängigen Zylinderteilen 2a und 2b entsprechen. Der Eintrittsbehälter 27 und der Ausgabebehälter 28 sind miteinander durch bandförmige Verbindungsabschnitte 29 verbunden, deren Dicke klein ist, deren Breite in der Längsrichtung klein ist, und die in großen Abständen angeordnet sind, sodass die Querschnittsfläche als Wärmeübertragungsverhinderungseinrichtung reduziert werden kann. Wenn jedoch der Eintrittsbehälter 27 und der Ausgabebehälter 28 durch einen in der Zeichnung nicht dargestellten Rahmen oder dergleichen befestigt sind, kann auf den Verbindungsabschnitt 29 verzichtet werden.
Eine Beziehung zwischen dem Behälterkopplungsanteil der Zylinder 27 und 28 durch den Verbindungsabschnitt 29 und der Menge Wärmebewegung der Zylinder 27 und 28 ist in dem Diagramm von 13 dargestellt. Da der Behälterkopplungsanteil durch einen erlaubten Wert der Menge Wärmebewegung bestimmt ist, darf zum Beispiel in dem Fall, dass es notwendig ist, eine Menge Wärmebewegung auf nicht mehr als 100 W zu drücken, der Behälterkopplungsanteil nicht mehr als 6% betragen. Insbesondere muss, um einen Behälterkopplungsanteil von 6% zu realisieren, in dem Fall, dass die Wandstärke des Verbindungsabschnitts 29 etwa 1 mm beträgt, die Länge der Route, d.h. die Größe des Verbindungsabschnitts 29 in der Längsrichtung jedes der Zylinder 27 und 28 etwa 6 mm betragen. Wie oben beschrieben, kann, selbst wenn die Zylinder 27 und 28 miteinander durch den einfachen flachen bogenförmigen Verbindungsabschnitt 29 verbunden sind, wenn die Dicke des Verbindungsabschnitts 29 und die Größe des Verbindungsabschnitts 29 in der Längsrichtung jedes der Zylinder 27 und 28 reduziert sind, der Effekt des Verbindungsabschnitts 29, der eine Wärmeübertragungsverhinderungseinrichtung wird, verbessert werden.
14 ist eine Darstellung eines Hauptteils des Wärmetauschers eines zehnten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Das zehnte Ausführungsbeispiel ist ein Ausführungsbeispiel, bei welchem das neunte Ausführungsbeispiel verbessert ist. Das zehnte Ausführungsbeispiel ist gekennzeichnet durch die Konstruktion der in einem Verbindungsabschnitt 30 zum Verbinden des Eintrittsbehälters 27 mit dem Ausgabebehälter 28, welche entsprechend dem in 1 dargestellten linken Verteilerbehälter 2 unabhängig voneinander sind, angeordneten Wärmeübertragungsverhinderungseinrichtung, d.h. das zehnte Ausführungsbeispiel ist gekennzeichnet durch die zwischen den zwei Zylindern 27 und 28 angeordneten Wärmeübertragungsverhinderungs einrichtung. In dem zehnten Ausführungsbeispiel ist der Verbindungsabschnitt 30 durch Ausschneiden eines Bandelements in ein W-förmiges Labyrinth gebildet, sodass mehrere Ausschnitte 31 gemacht werden können.
Wenn der labyrinthförmige Verbindungsabschnitt 30 vorgesehen ist, ist die tatsächliche Länge des Verbindungsabschnitts 30 deutlich vergrößert und die Querschnittsfläche reduziert. Deshalb ist es für die Wärme des Eintrittsbehälters 27, in welchem das Kältemittel hoher Temperatur auf der Eintrittsseite strömt, schwierig, zu dem Ausgabebehälter 28, in welchem das Kältemittel niedriger Temperatur nach seiner Kühlung während des Durchlaufens des Verbindungsabschnitts 30 strömt, übertragen zu werden. Deshalb ist das Leistungsvermögen des Wärmetauschers verbessert. In diesem Zusammenhang sind in dem zehnten Ausführungsbeispiel zwei Wärmetauschrohre 32 und 33, welche unabhängig voneinander sind, jeweils mit dem Eintrittsbehälter 27 und dem Ausgabebehälter 28 verbunden, und die vorderen Endabschnitte dieser Rohre sind mit einem Stück entsprechend dem in 1 dargestellten rechten Verteilerbehälter 3 verbunden. Jedoch ist es möglich, die Wärmetauschrohre 32 und 33 zusammenzunehmen und sie in ein einziges Wärmetauschrohr 13 zu bilden, wie es zum Beispiel in dem in 5 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel dargestellt ist.
15 ist eine Darstellung eines Hauptteils des Wärmetauschers eines elften Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. In diesem Fall sind der Eintrittsbehälter 39 und der Ausgabebehälter 40, die dem in 1 dargestellten linken Verteilerbehälter 2 entsprechen, nicht jeweils von Beginn einer Extrusionsformung an in einen Zylinder geformt, sondern werden in einen Zylinder geformt, wenn mehrere Teile miteinander kombiniert werden. D.h. in dem elften Ausführungsbeispiel werden die Elemente 36, deren Querschnitte halbkreisförmig sind und welche mit den Wärmetauschrohren 32 und 33 verbunden werden, als unabhängige Teile mittels Extrusionsformen gefertigt. Anders als die Elemente 36 wird das brillenförmige Element 37 mittels Extrusionsformen gefertigt. Das brillenförmige Element 37 hat zwei Teile 38, deren Querschnitte halbkreisförmig sind. Wenn die Elemente 36 und 37 mittels Löten miteinander verbunden und in einen Körper integriert werden, werden der Eintrittsbehälter 39 und der Ausgabebehälter 40 gebildet.
Im elften Ausführungsbeispiel ist, um den Eintrittsbehälter 39 mit dem Ausgabebehälter 40 zu verbinden, der Verbindungsabschnitt 41 angeordnet, dessen Querschnitt eine U-Form ist. Gemäß dem Verfahren des Extrusionsformens ist es möglich, den U-förmigen Verbindungsabschnitt 41 zu Beginn des Herstellungsprozesses integral mit den zwei halbkreisförmigen Abschnitten 38 auszubilden. In diesem Fall ist jedoch der U-förmige Verbindungsabschnitt 41 über die gesamte Länge des brillenförmigen Elements ausgebildet. Deshalb ist es notwendig, um den U-förmigen Verbindungsabschnitt 41 als ausreichend effektive Wärmeübertragungsverhinderungseinrichtung wirken zu lassen, dass der U-förmige Verbindungsabschnitt 41 einem Stanzvorgang unterzogen wird, um so die Größe in Längsrichtung durch Formen von Schlitzen in dem U-förmigen Verbindungsabschnitt 41 zu reduzieren. Demgemäß ist es in manchen Fällen bevorzugt, dass die zwei Teile 38, deren Querschnitte halbkreisförmig sind, unabhängig mittels Extrusionsformen gebildet werden und dann der U-förmige Verbindungsabschnitt 41, dessen Länge in der Längsrichtung klein ist, an die zwei Teile 38 angelötet wird.
Im elften Ausführungsbeispiel bildet der U-förmige Verbindungsabschnitt 41 eine Wärmeübertragungsverhinderungseinrichtung durch Vergrößern des Wärmeübertragungsabstands zwischen dem Eintrittsbehälter 39 und dem Ausgabebehälter 40. Deshalb kann das elfte Ausführungsbeispiel die gleiche Wirkung wie das in 14 dargestellte zehnte Ausführungsbeispiel vorsehen. Zusätzlich kann, da der gesamte Wärmetauscher aus mehreren Teilen besteht, die Herstellung des Wärmetauschers einfach gemacht werden.

Claims

Wärmetauscher, mit einem ersten Verteilerbehälter, der aus einem Eintrittsbehälter und einem Ausgabebehälter besteht, die nahe zueinander parallel angeordnet sind, sodass ein erstes Fluid in den ersten Verteilerbehälter und aus diesem heraus strömen kann; einem zweiten Verteilerbehälter, der parallel zu dem ersten Verteilerbehälter in einem vorgegebenen Abstand so angeordnet ist, dass eine Strömungsrichtung des ersten Fluids umgekehrt wird; mehreren Wärmetauschrohren, in denen mehrere Fluidkanäle für das erste Fluid in der Längsrichtung ausgebildet sind und welche mit den zwei Verteilerbehältern verbunden sind, wobei sie zwischen den zwei Verteilerbehältern angeordnet sind; und Wärmetausch-Kühlrippen, die zwischen aneinander angrenzenden Wärmetauschrohren angebracht sind und einen Kanal für ein zweites Fluid bilden, wobei der Eintrittsbehälter mit dem zweiten Verteilerbehälter über Kanäle auf der Eintrittsseite in Verbindung steht, welche aus wenigstens einem Teil der mehreren Fluidkanäle in den Wärmetauschrohren bestehen, der zweite Verteilerbehälter mit dem Ausgabebehälter über Kanäle auf der Ausgabeseite in Verbindung steht, welche aus wenigstens einem anderen Teil der mehreren Fluidkanäle in den Wärmetauschrohren bestehen, während das erste Fluid nacheinander in den Kanälen auf der Eintrittsseite und den Kanälen auf der Ausgabeseite strömt, welche in dem zweiten Verteilerbehälter in die Gegenrichtung umkehren, der Wärmeaustausch zwischen dem ersten Fluid und dem zweiten Fluid, welches außerhalb der Wärmetauschrohre in Kontakt mit den Kühlrippen strömt, ausgeführt wird, und wenigstens eine Wärmeübertragungsverhinderungseinrichtung zum Verhindern einer Wärmebewegung zwischen dem in dem Kanal auf der Eintrittsseite in dem einen Teil des Wärmetauschrohrs strömenden ersten Fluid und dem in dem Kanal auf der Ausgabeseite in dem anderen Teil des Wärmetauschrohrs strömenden ersten Fluid vorgesehen ist.
Wärmetauscher nach Anspruch 1, bei welchem ein Loch, in welchem das erste Fluid nicht strömt, entlang des Kanals auf der Eintrittsseite und des Kanals auf der Ausgabeseite ausgebildet ist, um so als Wärmeübertragungsverhinderungseinrichtung verwendet zu werden.
Wärmetauscher nach Anspruch 2, bei welchem beide Endabschnitte des Lochs, in welchem das erste Fluid nicht strömt, blockiert sind.
Wärmetauscher nach Anspruch 3, bei welchem das Loch, in welchem das erste Fluid nicht strömt, mit der Umgebungsluft in Verbindung steht.
Wärmetauscher nach Anspruch 4, bei welchem ein Schlitz zur Verbindung des Lochs, in welchem das erste Fluid nicht strömt, mit der Umgebungsluft zu einem Teil des Wärmetauschrohrs offen ist.
Wärmetauscher nach Anspruch 2, bei welchem nur ein Ende des Lochs, in welchem das erste Fluid nicht strömt, blockiert ist.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 2 bis 6, bei welchem ein Ende des Lochs, in welchem das erste Fluid nicht strömt, durch eine Trennwand zum Trennen des Eintrittsbehälters und des Ausgabebehälters in dem ersten Verteilerbehälter blockiert ist.
Wärmetauscher nach Anspruch 6, bei welchem das Loch, in welchem das erste Fluid nicht strömt, mit der Umgebungsluft in Verbindung steht, wenn ein Ausschnitt an einem Ende des Wärmetauschrohrs ausgebildet ist.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 2 bis 8, bei welchem ein Durchmesser des Lochs, in welchem das erste Fluid nicht strömt, größer als ein Durchmesser des Fluidkanals ist.
Wärmetauscher nach Anspruch 1, bei welchem das Wärmetauschrohr einen Verbindungsabschnitt, dessen Querschnittsfläche klein ist, zwischen dem Kanal auf der Eintrittsseite und dem Kanal auf der Ausgabeseite aufweist.
Wärmetauscher nach Anspruch 10, bei welchem ein sich in die Längsrichtung des Wärmetauschrohrs erstreckender Schlitz zu dem Verbindungsabschnitt, dessen Querschnittsfläche klein ist, offen ist.
Wärmetauscher, mit einem ersten Verteilerbehälter, der aus einem Eintrittsbehälter und einem Ausgabebehälter besteht, die nahe zueinander parallel angeordnet sind, sodass ein erstes Fluid in den ersten Verteilerbehälter und aus diesem heraus strömen kann; einem zweiten Verteilerbehälter, der parallel zu dem ersten Verteilerbehälter in einem vorgegebenen Abstand angeordnet ist, um so eine Strömungsrichtung des ersten Fluids umzukehren; mehreren Wärmetauschrohren, in welchen mehrere Fluidkanäle für das erste Fluid in der Längsrichtung ausgebildet sind und welche mit den zwei Verteilerbehältern verbunden sind, wobei sie zwischen den zwei Verteilerbehältern angeordnet sind; und Wärmetausch-Kühlrippen, die zwischen den aneinander angrenzenden Wärmetauschrohren angebracht sind und einen Kanal für ein zweites Fluid bilden, wobei der Eintrittsbehälter mit dem zweiten Verteilerbehälter über Kanäle auf der Eintrittsseite in Verbindung steht, welche aus wenigstens einem Teil der mehreren Fluidkanäle in den Wärmetauschrohren bestehen, der zweite Verteilerbehälter mit dem Ausgabebehälter über Kanäle auf der Ausgabeseite in Verbindung steht, welche aus wenigstens einem anderen Teil der mehreren Fluidkanäle in den Wärmetauschrohren bestehen, während das erste Fluid nacheinander in den Kanälen auf der Eintrittsseite und den Kanälen auf der Austrittsseite, welche in dem zweiten Verteilerbehälter in die Gegenrichtung umkehren, strömt, ein Wärmeaustausch zwischen dem ersten Fluid und dem zweiten Fluid, welches außerhalb der Wärmetauschrohre in Kontakt mit den Kühlrippen strömt, ausgeführt wird, und wenigstens eine Wärmeübertragungsverhinderungseinrichtung zum Verhindern einer Wärmebewegung des in den Kanälen strömenden ersten Fluids an einer Stelle vorgesehen ist, an welcher die Kühlrippen für den Wärmeaustausch einer Stelle zwischen dem Kanal auf der Eintrittsseite und dem Kanal auf der Ausgabeseite in dem Wärmetauschrohr entsprechen.
Wärmetauscher nach Anspruch 12, bei welchem ein Wärmeisolierschlitz in der Kühlrippe als die Wärmeübertragungsverhinderungseinrichtung ausgebildet ist.
Wärmetauscher nach Anspruch 12, bei welchem ein labyrinthförmiger Wärmeisolierschlitz in der Kühlrippe als die Wärmeübertragungsverhinderungseinrichtung ausgebildet ist.
Wärmetauscher, mit einem ersten Verteilerbehälter, der aus einem Eintrittsbehälter und einem Ausgabebehälter besteht, die nahe zueinander parallel angeordnet sind, sodass ein erstes Fluid in den ersten Verteilerbehälter und aus diesem herausströmen kann; einem zweiten Verteilerbehälter, der parallel zu dem ersten Verteilerbehälter in einem vorgegebenen Abstand angeordnet ist, um so eine Strömungsrichtung des ersten Fluids umzukehren; mehreren Wärmetauschrohren, in welchen mehrere Fluidkanäle für das erste Fluid in der Längsrichtung ausgebildet sind und welche mit den zwei Verteilerbehältern verbunden sind, wobei sie zwischen den zwei Verteilerbehältern angeordnet sind; und Wärmetausch-Kühlrippen, die zwischen den aneinander angrenzenden Wärmetauschrohren angebracht sind und welche einen Kanal für das zweite Fluid bilden, wobei der Eintrittsbehälter mit dem zweiten Verteilerbehälter über Kanäle auf der Eintrittsseite in Verbindung steht, welche aus wenigstens einem Teil der mehreren Fluidkanäle in den Wärmetauschrohren bestehen, der zweite Verteilerbehälter mit dem Ausgabebehälter über Kanäle auf der Ausgabeseite in Verbindung steht, welche aus wenigstens einem anderen Teil der mehreren Fluidkanäle in den Wärmetauschrohren bestehen, während das erste Fluid nacheinander in den Kanälen auf der Eintrittsseite und den Kanälen auf der Ausgabeseite, welche in dem zweiten Verteilerbehälter in die Gegenrichtung umkehren, strömt, ein Wärmeaustausch zwischen dem ersten Fluid und dem zweiten Fluid, welches außerhalb der Wärmetauschrohre in Kontakt mit den Kühlrippen strömt, ausgeführt wird, und ein Verbindungsabschnitt einer kleinen Querschnittsfläche zwischen dem Eintrittsbehälter und dem Ausgabebehälter, welche den ersten Verteilerbehälter bilden, angeordnet ist.
Wärmetauscher nach Anspruch 15, bei welchem der Verbindungsabschnitt ein labyrinthförmiger Verbindungsabschnitt mit wenigstens einem ausgeschnittenen Abschnitt ist.
Wärmetauscher nach Anspruch 15, bei welchem der Verbindungsabschnitt einen Uförmig gebogenen Abschnitt einer kleinen Querschnittsfläche aufweist.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 17, bei welchem das erste Fluid Kohlendioxid ist, welches in dem überkritischen Druckzustand als Kältemittel in einem Kühlkreislauf verwendet wird.