DE10359697A1 - Wärmetauscher mit gewellter Platte - Google Patents

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Ken Kariya Yamamoto
Takeshi Kariya Okinotani
Norihide Kariya Kawachi
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    • F28F3/12Elements constructed in the shape of a hollow panel, e.g. with channels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

Bei einem Wärmetauscher (40) zur Durchführung eines Wärmeaustauschs zwischen einem ersten Fluid und einem zweiten Fluid ist eine gewellte Platte (30) in einem ersten Rohr (20) vorgesehen, das einen ersten Fluidkanal bildet, durch den hindurch das erste Fluid strömt. Die gewellte Platte (30) bildet Kämme (31b) und Vertiefungen (31a). Wände (32) zwischen den Kämmen und den Vertiefungen umfassen erste Wände (32a), zweite Wände (32b) und dritte Wände (32c). jede erste Wand (32a) bildet eine Öffnung zwischen ihrem zweiten Ende und einer zweiten Seitenwand (20b) des ersten Rohrs (20). Jede zweite Wand (32b) bildet Öffnungen zwischen ihrem ersten und ihrem zweiten Ende. Jede dritte Wand (32c) bildet eine Öffnung zwischen ihrem ersten Ende und der ersten Seitenwand (20a) des ersten Rohrs (20). Die ersten bis dritten Wände (32a, 32b, 32c) sind in der Reihenfolge erste Wand (32a), zweite Wand (32b), dritte Wand (32c) und zweite Wand (32b) wiederholt vorgesehen. Daher führt das erste Fluid doppelt-serpentinenförmige Strömungen durch, deren jede abwechselnd große und kleine Umkehrungen durchläuft.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, der einen Wärmeaustausch zwischen einem ersten Fluid und einem zweiten Fluid durchgeführt. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Wärmetauscher, der einen Wärmeaustausch zwischen einem Kühl- bzw. Kältemittel und Wasser für ein Heißwasser-Versorgungssystem der Gattung einer Wärmepumpe durchführt.
  • Bei einem Wärmetauscher, der bei einem Heißwasser-Versorgungssystem der Gattung einer Wärmepumpe verwendet wird, wird ein Kühlmittel (beispielsweise Kohlenstoffdioxid bzw. Kohlensäure) als Wärmequelle zum Erwärmen von Wasser verwendet. Um einem Hochtemperatur- und Hochdruck-Kühlmittel zu widerstehen, muss der Wärmetauscher haltbar sein. In letzter Zeit ist zur Aufrechterhaltung der Haltbarkeit vorgeschlagen worden, Kühlmittelkanäle in einer Vielzahl von Kapillarröhrchen, beispielsweise Kupferröhrchen mit einem Durchmesser von etwa einigen Millimetern, vorzusehen, die nahe beieinander parallel angeordnet sind. Diese Art eines Wärmetauschers ist beispielsweise in US-P 6 540 015 ( JP-A-2002-31 488 ) offenbart.
  • Bei dem Wärmetauscher der US-P 6 540 015 werden die Kapillarröhrchen zur Bildung von Kanälen für Hochdruck-Kühlmittel verwendet. Hierdurch ist infolge des kleinen Durchmessers die wirksame Kondensation verbessert. Ein Kanal für Wasser ist in einem flachen kastenförmigen Rohr gebildet, das durch Verbinden von zwei Platten gebildet ist, die im Wege des Ziehens hergestellt sind. Eine innere Rippe ist in dem kastenförmigen Rohr untergebracht, und die Kapillarröhrchen für das Kühlmittel sind als Schicht am Außenumfang des kastenförmigen Rohrs angeordnet. Diese Elemente sind aus Stahlprodukten hergestellt und daher miteinander verlötet.
  • Jedoch begrenzt der Wasserkanal in dem Rohr eine einzige Strömung, die vom Einlass aus zum Auslass des Rohrs hin serpentinenförmig verläuft. Da die Strömung des Wassers eine Reihe von Umkehrungen (beispielsweise etwa 100 Umkehrungen) durchläuft, ist es wahrscheinlich, dass der Strömungswiderstand des Wassers zunimmt.
  • Die vorliegende Erfindung ist in Hinblick auf die vorstehenden Angaben gemacht, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wärmetauscher zu schaffen, der in der Lage ist, den Widerstand einer Fluidströmung zu verringern.
  • Bei einem Wärmetauscher der vorliegenden Erfindung begrenzt ein erstes Rohr in seinem Inneren einen ersten Kanal, durch den hindurch ein erstes Fluid strömt, und begrenzt ein zweites Rohr in seinem Inneren einen zweiten Kanal, durch den hindurch ein zweites Fluid strömt. Das zweite Rohr ist mit der Außenfläche des ersten Rohrs zur Durchführung eines Wärmeaustauschs zwischen dem ersten Fluid und dem zweiten Fluid verbunden. Das erste Rohr begrenzt eine erste innere Seitenwand und eine zweite innere Seitenwand, die einander gegenüber liegen. In dem ersten Rohr ist eine gewellte Platte untergebracht, die mittlere Wände zur Aufteilung des ersten Fluidkanals in eine Vielzahl von Wegen aufweist. Die mittlere Wände der gewellten Platte weisen erste Wände, zweite Wände und dritte Wände auf, die je ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweisen, die einander gegenüber liegen. Jede der ersten Wände ist derart angeordnet, dass das erste Ende nahe bei der ersten inneren Seitenwand des ersten Rohrs liegt und das zweite Ende von der zweiten inneren Seitenwand des ersten Rohrs zur Bildung einer dazwischen liegenden Öffnung getrennt ist. Jede der zweiten Wände ist derart angeordnet, dass das erste Ende und das zweite Ende von der ersten inneren Seitenwand und der zweiten inneren Seitenwand des ersten Rohrs zur Bildung von Öffnungen getrennt sind. Jede der dritten Wände ist derart angeordnet, dass das erste Ende von der ersten inneren Seitenwand des ersten Rohrs zur Bildung einer Öffnung getrennt ist und das zweite Ende nahe bei der zweiten inneren Seitenwand des ersten Rohrs liegt. Die ersten Wände, die zweiten Wände und die dritten Wände sind in der Reihenfolge erste Wand, zweite Wand, dritte Wand und zweite Wand wiederholt angeordnet.
  • Entsprechend strömt das innere Fluid in einem Paar von Wegen durch die Öffnungen hindurch gleichzeitig ein und aus, und strömt es in einem nachfolgenden Paar von Wegen durch die Öffnungen hindurch gleichzeitig ein und aus. Die Strömung des ersten Fluids führt Umkehrungen mit mehreren Strömungen durch, was die Anzahl der Umkehrungen verringert. Vorzugsweise sind die Enden der mittleren Wände abwechselnd stufenweise angeordnet. Daher führt jede der mehreren Strömungen abwechselnd eine große Umkehrung und eine kleine Umkehrung durch, wodurch die Vergrößerung des Widerstandes der Strömungen eingeschränkt ist. Ferner wird das erste Fluid gleichmäßig an die mehreren Wege verteilt.
  • Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden Detailbeschreibung besser zu ersehen, die auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt, in denen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und in denen zeigen:
  • 1 eine schematische Ansicht des Heißwasser-Versorgungssystems einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2 eine schematische Darstellung des Heißwasser-Versorgungssystems der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 3A eine Draufsicht auf den Wasser/Kühlmittel-Wärmetauscher der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 3B eine Stirnansicht des Wasser/Kühlmittel-Wärmetauschers der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 4 einen Schnitt durch den Wasser/Kühlmittel-Wärmetauscher entlang der Linie IV-IV in 3A;
  • 5 eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht eines ersten Rohrs des Wasser/Kühlmittel-Wärmetauschers der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
  • 6 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Wasserdurchtritts in dem ersten Rohr der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Nachfolgend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
  • Bei der Ausführungsform wird ein Wärmetauscher der vorliegenden Erfindung für ein häusliches Heißwasser-Versorgungssystems 100 verwendet, das in 1 und 2 dargestellt ist. Das Heißwasser-Versorgungssystems 100 weist einen überkritischen Wärmepumpenzyklus 200, der durch einen strichpunktierten Linienzug in 2 umgeben ist, zum Erwärmen von Wasser (Betriebswasser) auf, um heißes Wasser mit hoher Temperatur (bei der Ausführungsform beispielsweise mit etwa 85°C) zu erzeugen.
  • Der überkritische Wärmepumpenzyklus ist ein Wärmepumpenzyklus, bei dem der Druck eines Kühlmittels den kritischen Druck auf der Hochdruckseite über steigt. Nachfolgend wird der überkritische Wärmepumpenzyklus 200 als Wärmepumpe 200 bezeichnet. Als Beispiele für das Kühlmittel für die Wärmepumpe werden Kohlenstoffdioxid, Ethylen, Ethan oder Stickstoffoxide verwendet. Bei der Ausführungsform ist das Kühlmittel Kohlenstoffdioxid. Mehrere Wärmeisolationsbehälter 300 zur Speicherung des mittels der Wärmepumpe 200 erwärmten heißen Wassers sind parallel in Hinblick auf die Strömung des heißen Wassers (des zuzuführenden heißen Wassers) vorgesehen.
  • Die Wärmepumpe 200 weist einen Kompressor 210 zum Ansaugen und Komprimieren des Kühlmittels auf. Der Kompressor 210 ist ein Elektrokompressor mit einer Kompressionseinheit (nicht dargestellt) zum Ansaugen und Komprimieren des Kühlmittels und mit einem Elektromotor (nicht dargestellt) zum Antrieb der Kompressionseinheit. Ein Wärmetauscher 40 der vorliegenden Erfindung ist in Hinblick auf die Strömung des Kühlmittels stromabwärts des Kompressors 210 vorgesehen. Der Wärmetauscher 40 ist ein Wasser/Kühlmittel-Wärmetauscher (eine Wärme abstrahlende Einrichtung) zur Durchführung eines Wärmeaustauschs zwischen dem vom Kompressor 210 aus abgegebenen Kühlmittel und dem Betriebswasser.
  • Ein elektrisches Expansionsventil (eine den Druck reduzierende Einrichtung) 230 ist stromabwärts des Wärmetauschers 40 zur Dekomprimierung des vom Wärmetauscher 40 aus abgegebenen Kühlmittels vorgesehen. Ein Verdampfer 240 ist stromabwärts des Expansionsventils 230 zur Absorption von Wärme aus der Atmosphäre durch Verdampfung des Kühlmittels vorgesehen, das vom Expansionsventil 230 aus abgegeben wird. Der Verdampfer 240 gibt das Kühlmittel in Richtung zu einem Sammelbehälter 250 hin ab, der an der Ansaugseite des Kompressors 210 vorgesehen ist.
  • Der Sammelbehälter 250 teilt das Kühlmittel, das vom Verdampfer 240 aus abgegeben worden ist, in in gasförmiger Phase vorliegendes Kühlmittel und in in flüssiger Phase vorliegendes Kühlmittel auf. Der Sammelbehälter 250 gibt das in gasförmiger Phase vorliegende Kühlmittel an die Ansaugseite des Kompressors 210 ab und sammelt das überschüssige Kühlmittel der Wärmepumpe 200 in seinem Inneren.
  • Die Wärmepumpe 200 weist ferner ein Gebläse 260 zum Blasen von Luft (Außenluft) in Richtung zum Verdampfer 240 hin auf. Das Gebläse 260 ist in der Lage, das Volumen der zu blasenden Luft zu steuern. Das Gebläse 260, der Kompressor 210 und das Expansionsventil 230 werden mittels einer ECU (elektrischer Steuereinheit) auf der Grundlage von Steuerungssignalen verschiedener Sensoren 271 bis 274 gesteuert.
  • Ein Kühlmittel-Temperatursensor 271 ist dazu vorgesehen, die Temperatur des vom Wärmetauscher 40 aus abgegebenen Kühlmittels festzustellen. Ein erster Wasser-Temperatursensor 272 ist dazu vorgesehen, die Temperatur des im Wärmetauscher 40 strömenden Betriebswassers festzustellen. Ein Kühlmittel-Drucksensor 273 ist dazu vorgesehen, den Druck des vom Wärmetauscher 40 aus abgegebenen Kühlmittels (hochdruckseitigen Kühlmittels) festzustellen. Ein zweiter Wasser-Temperatursensor 274 ist dazu vorgesehen, die Temperatur des vom Wasser/Kühlmittel-Wärmetauscher 40 abgegebenen heißen Wassers festzustellen. Die Feststellungssignale der Sensoren 271 bis 274 werden an der ECU 270 eingegeben.
  • Hier ist der hochdruckseitige Kühlmitteldruck der Druck des Kühlmittels, das durch einen Kühlmittelkanal von der Abgabeseite des Kompressors 210 aus zu der Einlassseite des Expansionsventils 230 hin strömt. Der Druck ist etwa gleich dem Abgabedruck des Kompressors 210 und dem Innendruck des Wärmetauschers 40. Andererseits ist der niederdruckseitige Kühlmitteldruck der Druck des Kühlmittels, das durch einen Kühlmittelkanal von der Auslassseite des Expansionsventils 230 aus zu der Ansaugseite des Kompressors hin strömt. Der Druck ist etwa gleich dem Ansaugdruck des Kompressors 210 und dem Innendruck des Verdampfers 240.
  • Eine elektrische Wasserpumpe (nachfolgend als Wasserpumpe bezeichnet) 400 ist dazu vorgesehen, das Betriebswasser dem Wärmetauscher 40 zuzuführen und umlaufen zu lassen, während das Volumen des Betriebswassers gesteuert wird. Ein Schließventil 410 ist dazu vorgesehen, die Strömung des Betriebswassers von einer Betriebswasserleitung (nicht dargestellt) aus in den Wärmetauscher 40 hinein einzuschränken. Die Wasserpumpe 400 und das Schließventil 410 werden durch die ECU 270 gesteuert.
  • Als Nächstes wird der Wärmetauscher 40 im Detail unter Bezugnahme auf 3A bis 6 beschrieben. Der Wärmetauscher 40 weist ein erstes Rohr 20, das einen Kanal (ersten Fluidkanal) bildet bzw. begrenzt, durch den hindurch das Wasser (erste Fluidkanal) strömt, und ein zweites Rohr 10 auf, das einen Kanal (zweiten Fluidkanal) begrenzt bzw. bildet, durch den hindurch das Kühlmittel (zweite Fluid) strömt.
  • Das erste Rohr 20 weist eine rechteckige flache kastenförmige Gestalt mit einer flachen Tiefe auf. Die kastenförmige Gestalt wird durch Verbinden einer ersten Platte 21 und einer zweiten Platte 22 erzeugt, die im Wege des Ziehens von Kupferplatten hergestellt werden. Sowohl die erste als auch die zweite Platte 21 bzw. 22 weisen eine flache kastenförmige Gestalt mit einer Öffnung an einer Seite auf. Die erste und die zweite Platte 21 bzw. 22 sind mit Flanschen an den Umfängen der Öffnungen ausgebildet, um miteinander verbunden zu werden. Das erste Rohr 20 ist mit einem Einlass 23 am Umfang und einem Auslass 24 an der dem Einlass 23 gegenüberliegenden Seite ausgebildet, sodass das Wasser vom Einlass 23 aus in Richtung zum Auslass 24 hin strömt. Mindestens eine Platte von erster Platte 21 und zweiter Platte 22 weist eine Vielzahl von Nagelbereichen 48 an ihrem Umfangsende auf.
  • Im ersten Rohr 20 ist eine gewellte Platte 30 zwischen der ersten Platte 21 und der zweiten Platte 22 untergebracht. Die gewellte Platte 30 ist aus einer Kupferplatte hergestellt. Die Kupferplatte ist zu einer Reihe von abwechselnden Kämmen und Vertiefungen auf parallelen Linien gezogen. Die oberen Oberflächen 31b der Kämme und die unteren Oberflächen 31a der Vertiefungen sind flach. Das heißt, die gewellte Platte 30 ist eine solche einer flachen Art mit einer Reihe von rechteckig gestalteten Querschnitten, wie in 4 dargestellt ist. Die äußere Abmessung der gewellten Platte 30 (Länge, Breite und Höhe) ist im Wesentlichen gleich der inneren Abmessung des kastenförmigen ersten Rohrs 20, um darin untergebracht zu werden. Die gewellte Platte 30 weist ferner Wände (Zwischenwände) 32 (32a, 32b, 32c) zwischen den Kämmen 31b und den Vertiefungen 31a zur Aufteilung des Inneren des ersten Rohrs 20 in eine Vielzahl von Wegen, die eine serpentinenförmige Strömung bilden.
  • Insbesondere gemäß Darstellung in 5 und 6 umfassen die Wände 32, die die oberen Oberflächen 31b und die unteren Oberflächen 31a verbinden, erste Wände 32a, zweite Wände 32b und dritte Wände 32c. Gemäß Darstellung in 6 ist jede der ersten Wände 32a derart angeordnet, dass ihr erstes Ende (ihr in 6 linkes Ende) einer ersten inneren Seitenwand (linken Innenwand) 20a des ersten Rohrs 20 benachbart ist und ihr zweites Ende (ihr in 6 rechtes Ende) von einer zweiten inneren Seitenwand (der rechten Innenwand) 20b des ersten Rohrs 20 getrennt ist, um eine Öffnung zwischen dem zweiten Ende und der rechten Innenwand 20b zu bilden. Jede der zweiten Wände 32b ist derart angeordnet, dass ihr erstes Ende (ihr in 6 linkes Ende) und ihr zweites Ende (ihr in 6 rechtes Ende) von der linken Innenwand 20a und der rechten Innenwand 20b getrennt sind, wodurch Öffnungen am ersten Ende und zweiten Ende gebildet sind. Jede der dritten Wände 32c ist derart angeordnet, dass ihr erstes Ende (ihr in 6 linkes Ende) von der linken Innenwand 20a getrennt ist, um eine Öffnung zwischen sich und der linken Innenwand 20a zu bilden, und ihr zweites Ende (ihr in 6 rechtes Ende) ist der rechten inneren Wand 20b benachbart.
  • Ferner ist das zweite Ende der ersten Wand 32a weiter von der rechten Innenwand 20b des ersten Rohrs 20 entfernt als das zweite Ende der zweiten Wand 32b. Das erste Ende der dritten Wand 32c ist weiter von der linken inneren Wand 20a des ersten Rohrs 20 entfernt als das erste Ende der zweiten Wand 32b. Die ersten Wände 32a, die zweiten Wände 32b und die dritten Wände 32b sind in der Reihenfolge erste Wand 32a, zweite Wand 32b, dritte Wand 32c und zweite Wand 32b wiederholt angeordnet. Daher bildet die gewellte Platte 30 Öffnungen stufenweise und abwechselnd an der linken Seite und der rechten Seite im ersten Rohr 20.
  • Die gewellte Platte 30 ist im ersten Rohr 20 derart untergebracht, dass die oberen Wände 31b und die unteren Wände 31a mit den inneren Oberflächen der ersten Platte 21 und der zweiten Platte 22 verbunden sind.
  • Das zweite Rohr 10 ist durch zwei aus Kupfer hergestellte Kapillarröhrchen gebildet. Die zwei Röhrchen sind parallel und nahe beieinander angeordnet und sind spiralförmig um den äußeren Umfang des ersten Rohrs 20 herum gemäß Darstellung in 3A gewickelt. Die das zweite Rohr 10 bildenden Röhrchen sind mit dem ersten Rohr 20 an den flachen Außenflächen der ersten Platte 21 und der zweiten Platte 22 verbunden.
  • Beim Zusammenbau des Wärmetauschers 40 werden zuerst die erste Platte 21 und die zweite Platte 22 an den Flanschen verbunden, wobei die gewellte Platte 30 zwischen diesen eingesetzt und vorübergehend mittels der Nagelbereiche 48 befestigt wird. Dann wird das zweite Rohr 10 um das erste Rohr 20 herum gewickelt, und wird Lötmaterial an den jeweiligen Verbindungsflächen aufgebracht. Auf diese Weise wird der Wärmetauscher 40 vorübergehend unter Verwendung einer vorbestimmten Spanneinrichtung zusammengebaut. Als Nächstes wird der vorübergehend zusammengebaute Wärmetauscher 40 in einem Ofen angeordnet, wodurch er einstückig verlötet wird.
  • Bei dem Wärmetauscher 40 ist der Wasserkanal (erste Fluidkanal) im ersten Rohr 20 durch die oben beschriebene gewellte Platte 30, wie mittels der Pfeile in 6 angegeben ist, ausgebildet. Das Innere des ersten Rohrs 20 ist durch die Wände 32a des 32c in eine Vielzahl von Wegen aufgeteilt. Die ersten Wände 32a, die zweiten Wände 32b und die dritten Wände 32c sind in der Reihenfolge erste Wand 32a, zweite Wand 32b, dritte Wand 32c und zweite Wand 32b wiederholt angeordnet. Daher sind die Enden der Wände 32a bis 32c gegenüber der ersten und der zweiten inneren Seitenwand 20a, 20b des ersten Rohrs 20 regelmäßig abwechselnd versetzt, wodurch die Öffnungen gebildet sind. Entsprechend ist ein doppelt-serpentinenförmiger Kanal vom Einlass 23 aus zum Auslass 24 hin ausgebildet.
  • Im ersten Rohr 20 strömt das Wasser in der Form einer Mehrfach-Serpentine vom Einlass 23 aus zum Auslass 24 hin. Andererseits strömt das Hochdruck-Hochtemperatur-Kühlmittel durch das zweite Rohr 10 hindurch, das spiralförmig um das erste Rohr 20 herum gewickelt ist. Auf diese Weise wird ein Wärmeaustausch zwischen dem Wasser und dem Kühlmittel durch die flachen Flächen der ersten und der zweiten Platte 21, 22 hindurch durchgeführt. Als Folge wird das Wasser erwärmt und vom Auslass 24 aus abgegeben. Hierbei fungieren die mittleren Wände 32a, 32b, 32c als Wärmeübertragungsrippen.
  • Als Nächstes werden Merkmale der Ausführungsform beschrieben.
  • Die gewellte Platte 30 weist die ersten Wände 32a, die zweiten Wände 32b, die dritten Wände 30c in der Reihenfolge erste Wand 32a, zweite Wand 32b, dritte Wand 32c und zweite Wand 32b wiederholt auf. Bei dieser Gestaltung strömt das Wasser in einem Paar von Wegen durch Öffnungen hindurch, die mittels der Enden der zweiten Wand 32b gebildet sind, gleichzeitig ein und aus, und strömt das Wasser weiter in einem nachfolgenden Paar von Wegen durch die Öffnungen hindurch, die mittels der ersten Wand 32a oder der dritten Wand 32c gebildet sind, gleichzeitig ein und aus, wobei es U-förmige Umkehrungen durchläuft. Das Wasser durchläuft Umkehrungen mit einer Mehrfach-Strömung (Doppel-Strömung bei der Ausführungsform), wodurch die Anzahl der Umkehrungen verringert ist.
  • Zusätzlich ist gemäß Darstellung in 6 das zweite Ende der ersten Wand 32a weiter von der rechten Innenwand 20b entfernt als das zweite Ende der zweiten Wand 32b. Das erste Ende der dritten Wand 32ac ist weiter von der linken Innenwand 20a entfernt als das erste Ende der zweiten Wand 32b. Daher durchläuft jede der Mehrfach-Strömungen abwechselnd große Umkehrungen mit einer großen Krümmung und kleine Umkehrungen mit einer kleinen Krümmung. Dies verringert den Widerstand der Fluidströmung. Da weiter die Enden der Wandbereiche 32a, 32b, 32c stufenförmig und abwechselnd von den inneren Seitenwänden 20a, 20b des ersten Rohrs 20 aus versetzt sind, wird das Wasser ordnungsgemäß an die Vielzahl der Kanäle verteilt. Auf diese Weise ist die Strömung des Wassers vergleichmäßigt.
  • Da die gewellte Platte 30 mit der ersten Platte 21 und der zweiten Platte 22 an den flachen oberen Oberflächen 41a und den flachen unteren Oberflächen 21b verbunden ist, ist die gewellte Platte 30 ordnungsgemäß mit der ersten Platte 21 und der zweiten Platte 22 verbunden. Weiter vergrößert diese Gestaltung den Flächenbereich der Wärmeübertragungsfläche, wodurch die Effizienz der Wärmeübertragung verbessert ist. Das erste Fluid ist das Wasser, und das zweite Fluid ist das Kühlmittel. Entsprechend wird der Wärmetauscher 40 vorzugsweise als Wasser/Kühlmittel-Wärmetauscher zur Erwärmung von Wasser unter Verwendung des Kühlmittels, beispielsweise bei einem Heißwasser-Zuführungssystem der Gattung einer Wärmepumpe, verwendet.
  • Obwohl das zweite Rohr 10 spiralförmig um das erste Rohr 20 herum gewickelt ist, besteht bei der vorliegenden Erfindung keine Beschränkung hierauf. Beispielsweise können zwei Kapillarröhrchen des zweiten Rohrs 10 derart getrennt sein, dass eines der Röhrchen an der flachen Oberfläche der ersten Platte 21 und das andere Röhrchen an der flachen Oberfläche der zweiten Platte 22 in der Form einer Serpentine angeordnet ist.
  • Der Wärmetauscher 40 wird als Wasser/Kühlmittel-Wärmetauscher für die Wärmepumpe verwendet. Jedoch kann die vorliegende Erfindung auch bei einem Wärmetauscher für andere Zwecke Anwendung finden. Auch sind das erste Fluid und das zweite Fluid nicht auf Wasser bzw. Kühlmittel beschränkt.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt, sondern kann auch in anderweitiger Weise realisiert werden, ohne das Gedankengut der Erfindung zu verlassen.

Claims (8)

  1. Wärmetauscher (40), umfassend: ein erstes Rohr (20), das in seinem Inneren einen ersten Kanal bildet, durch den hindurch ein erstes Fluid strömt, wobei das erste Rohr (20) eine erste innere Seitenwand (20a) und eine zweite innere Seitenwand (20b) aufweist, die einander gegenüberliegen; ein zweites Rohr (10), das in seinem Inneren einen zweiten Kanal bildet, durch den hindurch ein zweites Fluid strömt, wobei das zweite Rohr (10) mit der Außenfläche des ersten Rohrs (10) zur Durchführung eines Wärmeaustauschs zwischen dem ersten Fluid und dem zweiten Fluid verbunden ist; und eine gewellte Platte (30), die im ersten Rohr (20) untergebracht ist, wobei die gewellte Platte (30) mittleren Wände (32) zur Aufteilung des ersten Kanals, aufweist und die mittlere Wände (32) erste Wände (32a), zweite Wände (32b) und dritte Wände (32c) umfassen, die je ein erstes Ende und ein zweites Ende bilden, die einander gegenüberliegen, jede der ersten Wände (32a) derart angeordnet ist, dass das erste Ende (32a) nahe bei der ersten inneren Seitenwand (20a) des ersten Rohrs (20) liegt und das zweite Ende eine Öffnung zwischen sich selbst und der zweiten inneren Seitenwand (20b) des ersten Rohrs (20) bildet, jede der zweiten Wände (32b) derart angeordnet ist, dass das erste Ende und das zweite Ende von der ersten inneren Seitenwand (20a) und der zweiten inneren Seitenwand (20b) des ersten Rohrs (20) zur Bildung von Öffnungen getrennt sind, jede der dritten Wände (32c) derart angeordnet ist, dass das erste Ende eine Öffnung zwischen sich selbst und der ersten inneren Seitenwand (20a) des ersten Rohrs (20) bildet und das zweite Ende nahe bei der zweiten inneren Seitenwand (20b) des ersten Rohrs (20) liegt, und die ersten Wände (32a), die zweiten Wände (32b) und die dritten Wände (32c) in der Reihenfolge erste Wand (32a), zweite Wand (32b), dritte Wand (32c) und zweite Wand (32b) wiederholt angeordnet sind.
  2. Wärmetauscher (40) nach Anspruch 1, wobei die mittleren Wände (32, 32A, 32B, 32C) Kämme und Vertiefungen der gewellten Platte (30) verbinden und die Kämme und die Vertiefungen flache Oberflächen (31a, 31b) aufweisen.
  3. Wärmetauscher (40) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das erste Fluid Wasser ist und das zweite Fluid ein Kühlmittel ist.
  4. Wärmetauscher (40) nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das erste Rohr (20) ferner einen Einlass (23), durch den hindurch das erste Fluid einströmt, und einen Auslass (24) aufweist, durch den hindurch das erste Fluid aus strömt, das erste Rohr (20) eine rechteckige, flache kastenförmige Gestalt aufweist, die durch Verbinden einer ersten Platte (21) und einer zweiten Platte (22), die im Wege des Ziehens gebildet sind, an ihren Umfängen gebildet ist, die gewellte Platte (30) Kämme und Vertiefungen, die flache Oberflächen aufweisen, aufweisen und die flachen Oberflächen (31a, 31b) mit den Innenwänden der ersten und der zweiten Platte (21, 22) verbunden sind.
  5. Wärmetauscher (40) nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das zweite Rohr (10) aus einer Vielzahl von Kapillarröhrchen gebildet ist und die Kapillarröhrchen um das erste Rohr (20) herum parallel zueinander gewickelt sind.
  6. Wärmetauscher nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das zweite Ende der ersten Wand (32a) weiter von der zweiten inneren Seitenwand (20b) des ersten Rohrs (20) getrennt ist als das zweite Ende der zweiten Wand (32b) und das erste Ende der dritten Wand (32c) weiter von der ersten inneren Seitenwand (20a) des ersten Rohrs (20) getrennt ist als das erste Ende der zweiten Wand (32b).
  7. Wärmetauscher (40), umfassend: ein Rohr (20), das in seinem Inneren einen inneren Fluidkanal bildet, durch den hindurch ein inneres Fluid strömt, wobei das Rohr (20) eine erste innere Seitenwand (20a) und eine zweite innere Seitenwand (20b) bildet, die einander gegenüberliegen; eine gewellte Platte (30), die Kämme und Vertiefungen bildet, wobei die gewellte Platte (30) in dem Rohr (20) so angeordnet ist, dass der innere Fluidkanal eine Vielzahl von Wegen infolge mittlerer Wände (32, 32a, 32b, 32c) der gewellten Platte (30) bildet, die die Kämme und die Vertiefungen verbinden, wobei jede der mittleren Wände (32, 32a, 32b, 32c) ein erstes Ende und ein zweites Ende bildet, die einander gegenüberliegen, die mittlere Wand (32b), die zwischen einem Paar von Wegen angeordnet ist, Öffnungen zwischen dem ersten Ende und der ersten inneren Seitenwand (20a) des Rohrs (20) und zwischen dem zweiten Ende und der zweiten inneren Seitenwand (20b) des Rohrs (20) bildet, damit das Paar der Wege miteinander in Verbindung stehen kann, und die mittlere Wand (32a, 32c), die zwischen dem Paar der Wege und einem nachfolgenden Paar von Wegen angeordnet ist, eine Öffnung von einer ersten Öffnung zwischen dem ersten Ende und der ersten inneren Seitenwand (20a) des Rohrs (20) und einer zweiten Öffnung zwischen dem zweiten Ende und der zweiten inneren Seitenwand (20b) des Rohrs (20) bildet, damit die beiden Paare der Wege miteinander in Verbindung stehen können; wodurch das innere Fluid in das Paar der Wege einströmen und aus diesen ausströmen und weiter in dem nachfolgenden Paar der Wege zur gleichen Zeit durch die Öffnungen hindurch strömen kann.
  8. Wärmetauscher (40) nach Anspruch 7, wobei die mittleren Wände (32a, 32c), die zwischen den beiden Paaren von Wegen angeordnet sind, abwechselnd die erste Öffnung und die zweite Öffnung in Hinblick auf die Strömung des inneren Fluids bilden.
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