DE112005000230T5

DE112005000230T5 - Wärmetauscher-Sammelbehälter und Wärmetauscher beinhaltend das Gleiche

Info

Publication number: DE112005000230T5
Application number: DE112005000230T
Authority: DE
Inventors: Shigeharu Oyama Ichiyanagi
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 2004-03-17
Filing date: 2005-03-17
Publication date: 2007-04-26
Also published as: WO2005088225A1; US7775067B2; US20090266104A1

Abstract

Ein Wärmetauscher-Sammelbehälter mit einer Sammelbehälter-Bildungsplatte, einer Rohrverbindungsplatte und einer Zwischenplatte, welche zwischen den beiden Platten angeordnet ist, wobei die Sammelbehälter-Bildungsplatte, die Rohrverbindungsplatte und die Zwischenplatte in übereinander liegenden Schichten angeordnet und miteinander verlötet sind, die Sammelbehälter-Bildungsplatte mit einem nach außen gebeulten Bereich versehen ist, der sich in ihrer Längsrichtung erstreckt und eine Öffnung besitzt, welche mit der Zwischenplatte verschlossen ist, die Rohrverbindungsplatte an einem Bereich von ihr, welcher dem nach außen gebeulten Bereich entspricht, mit einer Mehrzahl von Rohreinsetzöffnungen versehen ist, welche mit einem Abstand angeordnet sind und sich durch ihre Dicke erstrecken, die Zwischenplatte Verbindungsöffnungen aufweist, welche sich durch ihre Dicke erstrecken, um zu bewirken, dass die entsprechenden Rohreinsetzöffnungen der Rohrverbindungsplatte mit dem Innenraum des nach außen gebeulten Bereiches der Sammelbehälter-Bildungsplatte durch sie in Verbindung stehen.

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher-Sammelbehälter und Wärmetauscher, welche den Sammelbehälter aufweisen und insbesondere Sammelbehälter zur Verwendung in Wärmetauschern wie beispielsweise Kühlern oder Verdampfern von überkritischen Kältekreisläufen, worin ein CO₂ (Kohlendioxid)-Kältemittel oder ein ähnliches überkritisches Kältemittel verwendet wird, und einen Wärmetauscher.
Der Begriff „Aluminium", wie er hierin in den beiliegenden Ansprüchen verwendet wird, umfasst Aluminiumlegierungen zusätzlich zu reinem Aluminium.

Für die Verwendung in überkritischen Kältekreisläufen ist schon ein Wärmetauscher bekannt, der ein Paar Sammelbehälter, welche beabstandet voneinander angeordnet sind, Wärmetauscherrohre, die parallel mit einem Abstand zwischen dem Paar von Sammelbehältern angeordnet sind und deren gegenüber liegende Enden an den entsprechenden Sammelbehältern befestigt sind, und Rippen, die in den entsprechenden Luftdurchtrittsspalten zwischen nebeneinander liegenden Paaren von Wärmetauscherrohren angeordnet und jeweils an den daneben liegenden Rohren befestigt sind, aufweisen, wobei jeder der Sammelbehälter ein Sammelbehälterelement mit einem im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt, eine Rohrverbindungsplatte mit Rohreinsetzschlitzen, die sich durch ihre Dicke erstrecken und in ihrer Längsrichtung beabstandet angeordnet sind, wobei die Verbindungsplatte in der Form eines kleineren Kreises im Querschnitt ist, um eine Öffnung des Sammelbehälterelements zu schließen, eine Zwischenplatte, die innerhalb der Rohrverbindungsplatte angeordnet ist und sich entlang von dieser erstreckt, wobei die Zwischenplatte eine Mehrzahl von Verbindungsöffnungen aufweist, die sich durch sie erstrecken und in ihrer Längsrichtung mit einem Abstand angeordnet sind, um die entsprechende Rohreinsetzschlitze in Verbindung mit dem Innenraum des Sammelbehälterelements durch sie zu halten, und Kappen, welche die Öffnungen an den gegenüber liegenden Enden verschließen, aufweist (siehe die Publikation JP-2001-133189, 1 bis 5).

Der Sammelbehälter, welcher in dem Wärmetauscher der Publikation vorhanden ist, erfordert jedoch Kappen, um die einander gegenüber liegenden Endöffnungen zu verschließen, und hat daher das Problem, dass eine erhöhte Anzahl von Bauteilen erforderlich ist und die Arbeitseffizienz zum Anbringen der Kappen an den Sammelbehälterelementen, der Rohrverbindungsplatte und der Zwischenplatte niedrig ist. Zusätzlich müssen die Kappen als separate Elemente vorgesehen sein und sind aufwendig herzustellen.

Um den in der Publikation offenbarten Wärmetauscher hinsichtlich der Wärmetauscherleistung zu verbessern, ist es wünschenswert, den Strömungsweg des Kältemittels zu verändern, indem beispielsweise der Innenraum von wenigstens einem der Sammelbehälter mit einer Teilungswand versehen wird, wobei dies das Problem mit sich bringt, als das Vorsehen der Teilungswandung in den aufwendigen Vorgang erfordert.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die obigen Probleme zu überwinden und einen Wärmetausche-Sammelbehälter zu schaffen, der eine kleinere Anzahl von Bauteilen besitzt, effizienter hergestellt werden kann und in der Lage ist, Wärmetauschern eine höhere Wärmetauscheffizienz als den herkömmlichen Wärmetauscher-Sammelbehältern zu geben, und einen Wärmetauscher mit dem Sammelbehälter zu schaffen.

Offenbarung der Erfindung

Um die obige Aufgabe zu erfüllen, schafft die vorliegende Erfindung die folgenden Modi:

1) Ein Wärmetauscher-Sammelbehälter mit einer Sammelbehälter-Bildungsplatte, einer Rohrverbindungsplatte und einer Zwischenplatte, welche zwischen den beiden Platten angeordnet ist, wobei die Sammelbehälter-Bildungsplatte, die Rohrverbindungsplatte und die Zwischenplatte in übereinander liegenden Schichten angeordnet und miteinander verlötet sind, die Sammelbehälter-Bildungsplatte mit einem nach außen gebeulten Bereich versehen ist, der sich in ihrer Längsrichtung erstreckt und eine Öffnung besitzt, welche mit der Zwischenplatte verschlossen ist. die Rohrverbindungsplatte an einem Bereich von ihr, welcher dem nach außen gebeulten Bereich entspricht, mit einer Mehrzahl von Rohreinsetzöffnungen versehen ist, welche mit einem Abstand angeordnet sind und sich durch ihre Dicke erstrecken, die Zwischenplatte Verbindungsöffnungen aufweist, welche sich durch ihre Dicke erstrecken, um zu bewirken, dass die entsprechenden Rohreinsetzöffnungen der Rohrverbindungsplatte mit dem Innenraum des nach außen gebeulten Bereiches der Sammelbehälter-Bildungsplatte durch sie in Verbindung stehen.
2) Ein Wärmetauscher-Sammelbehälter nach Absatz 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelbehälter-Bildungsplatte, die Rohrverbindungsplatte und die Zwischenplatte jeweils aus einer Metallplatte durch einen Pressprozess hergestellt sind.
3) Ein Wärmetauscher-Sammelbehälter nach Absatz 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrverbindungsplatte integral an jeder ihrer gegenüber liegenden Seitenkanten mit einer Abdeckungswandung versehen ist, welche eine Grenze zwischen der Sammelbehälter-Bildungsplatte und der Zwischenplatte über deren ge samte Länge abdeckt, und die Abdeckungswandung an entsprechenden Seitenflächen der Sammelbehälter-Bildungsplatte und der Zwischenplatte fest gelötet ist.
4) Ein Wärmetauscher-Sammelbehälter nach Absatz 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckungsplatte integral an einem äußeren Ende von ihr mit einem Eingriffsbereich versehen ist, welcher mit einer äußeren Oberfläche der Sammelbehälter-Bildungsplatte in Eingriff steht und an der Sammelbehälter-Bildungsplatte fest gelötet ist.
5) Ein Wärmetauscher-Sammelbehälter nach Absatz 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelbehälter-Bildungsplatte einen nach außen gebeulten Bereich hat und alle Verbindungsöffnungen der Zwischenplatte durch Verbindungsbereiche, welche in der Zwischenplatte ausgebildet sind, in Verbindung gehalten werden.
6) Ein Wärmetauscher-Sammelbehälter nach Absatz 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelbehhälter-Bildungsplatte eine Mehrzahl von nach außen gebeulten Bereichen aufweist, die in ihrer Längsrichtung zueinander ausgerichtet und voneinander beabstandet sind, und dass alle Verbindungsöffnungen der Zwischenplatte, die mit den nach außen gebeulten Bereichen in Verbindung stehen, durch Verbindungsberei che, welche in der Zwischenplatte ausgebildet sind, in Verbindung gehalten werden.
7) Ein Wärmetauscher-Sammelbehälter nach Absatz 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelbehälter-Bildungsplatte eine Mehrzahl von nach außen gebeulten Bereichen aufweist, die in ihrer Breitenrichtung angeordnet und beabstandet voneinander sind, und dass alle Verbindungsöffnungen der Zwischenplatte, die mit den nach außen gebeulten Bereichen in Verbindung stehen, durch Verbindungsbereiche, die in der Zwischenplatte ausgebildet sind, in Verbindung gehalten werden.
8) Ein Wärmetauscher-Sammelbehälter nach Absatz 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelbehälter-Bildungsplatte eine Mehrzahl von nach außen gebeulten Bereichen aufweist, die in der Längsrichtung und der Breitenrichtung von ihr angeordnet und voneinander beabstandet sind, und dass die Verbindungsöffnungen von der Zwischenplatte, welche mit wenigstens einer Gruppe von nach außen gebeulten Bereichen, die in der Breitenrichtung angeordnet sind, in Verbindung stehen, durch erste Verbindungsbereiche, die in der Zwischenplatte ausgebildet sind, in Verbindung gehalten werden, um zu bewirken, dass die nach außen gebeulten Bereiche der Gruppe miteinander in Verbindung stehen, und dass alle Verbindungsöffnungen der Zwischenplatte, welche mit den andern nach außen ge beulten Bereichen in Verbindung stehen, durch zweite Verbindungsöffnungen, welche in der Zwischenplatte ausgebildet sind, in Verbindung stehen.
9) Ein Wärmetauscher mit einem Paar von Sammelbehältern, die beabstandet voneinander angeordnet sind, und einer Mehrzahl von Wärmetauscherrohren, die parallel zwischen dem Paar von Sammelbehältern angeordnet sind und an ihren gegenüber liegenden Enden mit den Sammelbehältern verbunden sind, wobei jeder der Wärmetauscher-Sammelbehälter eine Sammelbehälter-Bildungsplatte, eine Rohrverbindungsplatte und eine Zwischenplatte, welche zwischen den Platten angeordnet ist, aufweist, die Sammelbehälter-Bildungsplatte, die Rohrverbindungsplatte und die Zwischenplatte in übereinander liegenden Schichten angeordnet und aneinander gelötet sind, wobei die Sammelbehälter-Bildungsplatte mit einem nach außen gebeulten Bereich versehen ist, der sich in ihrer Längsrichtung erstreckt, und eine Öffnung besitzt, die mit der Zwischenplatte verschlossen ist, die Rohrverbindungsplatte an einem Bereich von ihr, welcher dem nach außen gebeulten Bereich entspricht, mit einer Mehrzahl von Rohreinsetzöffnungen versehen ist, die in der Längsrichtung der Rohrverbindungsplatte beabstandet angeordnet sind und sich durch ihre Dicke erstrecken, die Zwischenplatte Verbindungsöffnungen besitzt, die sich durch ihre Dicke erstrecken, um zu bewirken, dass die entsprechenden Rohreinsetzöffnun gen der Rohrverbindungsplatte mit dem Innenraum des nach außen gebeulten Bereiches der Sammelbehälter-Bildungsplatte durch sie in Verbindung stehen, und die Wärmetauscherohre mit ihren gegenüber liegenden Enden in die entsprechenden Rohreinsetzöffnungen des Paares von Sammelbehältern eingesetzt und an den entsprechenden Sammelbehältern fest gelötet sind.
10) Ein Wärmetauscher nach Absatz 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelbehälter-Bildungsplatte, die Rohrverbindungsplatte und Zwischenplatte jeweils aus einer Metallplatte durch einen Pressprozess hergestellt sind.
11) Ein Wärmetauscher nach Absatz 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrverbindungsplatte integral an ihren gegenüber liegenden Seitenkanten mit einer Abdeckungswandung versehen ist, welche eine Grenze zwischen der Sammelbehälter-Bildungsplatte und der Zwischenplatte über ihre Gesamtlänge abdeckt, und dass die Abdeckungswandung an entsprechenden Seitenflächen der Sammelbehälter-Bildungsplatte und der Zwischenplatte fest gelötet ist.
12) Ein Wärmetauscher nach Absatz 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckungsplatte integral an einem äußeren Ende von ihr mit einem Eingriffsbereich versehen ist, der mit einer äußeren Oberfläche der Sammelbehälter-Bildungsplatte in Eingriff steht und an der Sammelbehälter-Bildungsplatte fest gelötet ist.
13) Ein Wärmetauscher nach Absatz 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelbehälter-Bildungsplatte des ersten Sammelbehälters von einem Paar Sammelbehältern eine Mehrzahl von nach außen gebeulten Bereichen besitzt, die in ihrer Längsrichtung angeordnet und voneinander beabstandet sind, und dass die Sammelbehälter-Bildungsplatte des zweiten Sammelbehälters von dem Paar von Sammelbehältern nach außen gebeulte Bereiche besitzt, die in der Anzahl um eins kleiner als die Anzahl von nach außen gebeulten Bereichen des ersten Sammelbehälters sind, so dass sie zwei benachbarten nach außen gebeulten Bereichen des ersten Sammelbehälters gegenüber liegt, dass alle Verbindungsöffnungen der Zwischenplatte des ersten Sammelbehälters, die mit jedem nach außen gebeulten Bereiches des ersten Sammelbehälters in Verbindung stehen, durch Verbindungsbereiche, welche in der Zwischenplatte ausgebildet sind, in Verbindung gehalten werden, dass alle Verbindungsöffnungen der Zwischenplatte des zweiten Sammelbehälters, welche in Verbindung mit jedem nach außen gebeulten Bereiche des zweiten Sammelbehälters stehen, durch Verbindungsbereiche, die in der Zwischenplatte ausgebildet sind, in Verbindung gehalten werden, und dass der erste Sammelbehälter einen Kältemitteleinlass hat, welcher mit dem nach außen gebeulten Bereich an einem Ende von diesem in Verbindung steht, und einem Kältemittelauslass besitzt, der mit dem nach außen gebeulten Bereich einem anderen Ende von ihm in Verbindung steht.
14) Ein Wärmetauscher nach Absatz 13, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sammelbehälter zwei nach außen gebeulte Bereiche besitzt und der zweite Sammelbehälter einen nach außen gebeulten Bereich besitzt.
15) Ein Wämretauscher nach Absatz 13, dadurch gekennzeichnet, dass unter der Annahme, dass die Sammelbehälter-Bildungsplatte von jedem Sammelbehälter eine Wanddicke T besitzt und der nach außen gebeulte Bereich von jedem Sammelbehälter eine Beulenhöhe H besitzt, H/T in dem Bereich von 0,5 bis 1,5 liegt.
16) Ein Wärmetauscher nach Absatz 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelbehälter-Bildungsplatte des ersten Sammelbehälters von dem Paar von Sammelbehältern vier nach außen gebeulte Bereiche besitzt, die in der Breitenrichtung mit einem Abstand und in einer Längsrichtung davon mit einem Abstand angeordnet sind, und die Sammelbehälter-Bildungsplatte des zweiten Sammelbehälters von dem Paar von Sammelbehältern zwei nach außen gebeulte Bereiche besitzt, die Seite an Seite in der Breitenrichtung beabstandet voneinander angeordnet und den entsprechenden in Längsrichtung benachbarten Paaren von nach außen gebeulten Bereichen des ersten Sammelbehälters gegenüber liegen, dass die Rohrverbindungsplatte von jedem der Sammelbehälter mit einer Mehrzahl von Rohreinsetzöffnungen an jedem ihrer in Breitenrichtung gegenüber liegenden Seitenbereiche von ihr versehen ist, wobei die Zwischenplatte von jedem Sammelbehälter mit einer Mehrzahl von Verbindungsöffnungen an jedem ihrer in der Breitenrichtung gegenüber liegenden Seitenbereiche von ihr versehen ist, dass die Verbindungsöffnungen der Zwischenplatte des ersten Sammelbehälters, welche mit einem gebeulten Bereich des Paares der in der Breitenrichtung des ersten Sammelbehälters angeordneten, nach außen gebeulten Bereiche in Verbindung stehen, und die Verbindungsöffnungen der Zwischenplatte, welche mit dem anderen nach außen gebeulten Bereich des Paares in Verbindung stehen, durch erste Verbindungsöffnungen, welche in der Zwischenplatte ausgebildet sind, in Verbindung gehalten werden, um zu bewirken, dass das Paar von nach außen gebeulten Bereichen miteinander kommuniziert, wobei alle Verbindungsöffnungen der Zwischenplatte, welche mit dem anderen Paar von nach außen gebeulten Bereichen in Verbindung stehen, durch zweite Verbindungsbereiche, welche in der Zwischenplatte ausgebildet sind, in Verbindung gehalten werden, dass die Verbindungsöffnungen der Zwischenplatte des zweiten Sammelbehälters, welche mit jedem der nach außen gebeulten Bereiche des zweiten Sam melbehälters in Verbindung stehen, durch Verbindungsbereiche, welche in der Zwischenplatte ausgebildet sind, in Verbindung gehalten werden, und dass der erste Sammelbehälter mit einem Kältemitteleinlass, welcher mit einem nach außen gebeulten Bereich des anderen Paares in Verbindung steht, und einem Kältemittelauslass, welcher mit dem anderen nach außen gebeulten Bereich des Paares in Verbindung steht, versehen ist.
17) Ein Wärmetauscher nach Absatz 16, dadurch gekennzeichnet, dass unter der Annahme, dass die Sammelbehälter-Bildungsplatte von jedem der Sammelbehälter eine Wanddicke T und die nach außen gebeulten Bereiche von jedem Sammelbehälter eine Beulenhöhe H aufweisen, H/T in dem Bereich von 1,0 bis 2,0 liegt.
18) In einem Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lötblech, welches eine Lötmaterialschicht über wenigstens einer Oberfläche von sich aufweist, einem Pressprozess unterworfen wird, um eine Sammelbehälter-Bildungsplatte mit einem nach außen gebeulten Bereich, deren Innenfläche der Lötmaterialschicht bedeckt ist, herzustellen, eine Rohrverbindungsplatte hergestellt wird, die eine Mehrzahl von Rohreinsetzöffnungen besitzt, welche in ihrer Längsrichtung mit einem Abstand angeordnet sind, eine Abdeckplatte, die integral an jeder ihrer gegenüber liegenden Seitenkanten vorgesehen ist und sich über ihre gesamte Länge erstreckt, und einen Eingriffsbereich bildenden Ansatz, der integral mit einem äußeren Ende der Abdeckungswandung ausgebildet ist, hergestellt wird, indem ein Lötblech, welches über seinen gegenüber liegenden Oberflächen eine Lötmaterialschicht aufweist, einem Pressvorgang unterworfen wird, eine Zwischenplatte, welche eine Mehrzahl von Verbindungsöffnungen, die in ihrer Längsrichtung mit einem Abstand angeordnet sind, aufweist, hergestellt wird, indem ein blankes Metallmaterial einem Pressvorgang unterworfen wird, zwei geheftete Anordnungen hergestellt werden, indem jeweils die drei Platten in gegenüber liegenden Schichten mit der Zwischenplatte in der Mitte positioniert angeordnet werden, der den Eingriffsbereich bildende Absatz gebogen wird, um einen Eingriffsbereich zu bilden und zu bewirken, dass der Eingriffsbereich mit der Sammelbehälter-Bildungsplatte in Eingriff kommt, um die drei Platten zusammen zu heften, eine Mehrzahl von Wärmetauscherrohren und Rippen vorbereitet werden, die beiden gehefteten Anordnungen beabstandet zueinander mit den Rohrverbindungsplatten einander gegenüber liegend angeordnet werden, im Wechsel die Wärmetauscherrohre und die Rippen angeordnet werden, gegenüber liegende Enden der Wärmetauscherrohre in entsprechende Rohreinsetzöffnungen der Rohrverbindungsplatten der beiden gehefteten Anordnungen plaziert werden und die drei Platten von jeder der gehefteten Anordnungen aneinander gelötet werden, um Sammelbehälter zu bilden, die Abdeckungswandung von jeder gehefteten Anordnung an den entsprechenden Seitenflächen von ihrer Sammelbehälter-Bildungsplatte und der Zwischenplatte und deren Eingriffsbereich an der Sammelbehälter-Bildungsplatte gelötet wird, und die Wärmetauscherrohre an den Sammelbehältern und jede der Rippen an die benachbarten Wärmetauscherrohren gleichzeitig gelötet werden.
19) Ein überkritischer Kältekreislauf mit einem Kompressor, einem Gaskühler, einem Verdampfer, einer Druckverringerungsvorrichtung und einem Zwischenwärmetauscher, um ein Kältemittel, welches aus dem Gaskühler strömt, und ein Kältemittel, welches aus dem Verdampfer strömt, einem Wärmetausch zu unterwerfen, und worin ein überkritisches Kältemittel verwendet wird, wobei der Gaskühler einen Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 13 bis 15 aufweist.
20) Ein überkritischer Kältekreislauf mit einem Kompressor, einem Gaskühler, einem Verdampfer, einer Druckverringerungsvorrichtung und einem Zwischenwärmetauscher, um ein Kältemittel, welches aus dem Gaskühler strömt, und ein Kältemittel, welches aus dem Verdampfer strömt, einem Wärmetausch zu unterwerfen, worin ein überkritisches Kältemittel verwendet wird, wobei der Verdampfer einen Wärmetauscher nach Anspruch 16 oder 17 aufweist.
21) Ein Fahrzeug, in welchem ein überkritischer Kältekreislauf nach Anspruch 19 als eine Fahrzeugklimaanlage installiert ist.
22) Ein Fahrzeug, in welchem ein überkritischer Kältekreislauf nach Anspruch 20 als eine Fahrzeugklimaanlage installiert ist.

Bei dem Wärmetauscher-Sammelbehälter nach Absatz 1) hat die Sammelbehälter-Bildungsplatte einen nach außen gebeulten Bereich, der sich in ihrer Längsrichtung erstreckt und eine Öffnung besitzt, die mit der Zwischenplatte geschlossen ist. Dies eliminiert die Notwendigkeit, Kappen zu verwenden, um die gegenüber liegenden Endöffnungen zu schließen, anders als bei dem Sammelbehälter der oben genannten Publikation. Als ein Ergebnis können die Bauteile eine geringere Anzahl haben, während die Arbeit zum Anbringen der Kappen unnötig wird, und weiterhin auch die Arbeit zum Herstellen der Kappen als separate Elemente überflüssig wird.

Wenn die Sammelbehälter-Bildungsplatte mit einer Mehrzahl von nach außen gebeulten Bereichen versehen ist, machen es solche Sammelbehälter in einer geeigneten Kombination möglich, zu bewirken, dass das Kältemittel durch den Wärmetauscher in einer Richtung strömt, die für eine Verbesserung bei der Wärmetauschleistung vorteilhaft ist, ohne andere Elemente wie Trennwände zu benötigen.

Bei dem oben in Absatz 2) beschriebenen Wärmetauscher-Sammelbehälter sind die Sammelbhälter-Bildungsplatte mit einem gebeulten Bereich, die Rohrverbindungsplatte mit den Rohreinsetzöffnugnen und Zwischenplatte mit den Verbindungsöffnungen aus einer Metallplatte durch einen Pressprozess hergestellt. Dies dient dazu, die Arbeitszeit zu verkürzen und die Anzahl von Bearbeitungsschritten zu verringern.

Bei dem Wärmetauscher-Sammelbehälter nach Absatz 3) kann die Leckage von Kältemitteln durch die Grenze zwischen der Sammelbehälter-Bildungsplatte und der Zwischenplatte durch die Abdeckungswandung verhindert werden.

Bei den Wärmetauscher-Sammelbehälter, welcher in Absatz 4) beschrieben ist, können drei zu lötende Platten mit den Eingriffsbereichen geheftet werden. Dies eliminiert die Notwendigkeit nach einer zusätzlichen Spannvorrichtung.

Bei dem Wärmetauscher-Sammelbehälter nach Absatz 5) ist die Zwischenplatte auch mit einem Kanal versehen, um es dem Kältemittel zu erlauben, in der Längsrichtung des Sammelbehälters zu strömen. Der Kanal ist mit dem nach außen gebeulten Bereich kombiniert, um einen Strömungskanal mit einem vergrößerten Querschnittsbereich zu schaffen.

Die Wärmetauscher-Sammelbehälter, welche in den Absätzen 6) bis 8) beschrieben sind, ermöglichen es in einer geeigneten Kombination zu bewirken, dass das Kältemittel durch den Wärmetauscher in einer Richtung strömt, welche eine Verbesserung in der Wärmetauschleistung begünstigt, ohne andere Elemente wie Trennungswände zu benötigen.

Der Wärmetauscher nach Absatz 9) vermeidet anders als der Sammelbehälter in der vorgenannten Publikation die Notwendigkeit nach Kappen, um die gegenüber liegenden Endöffnungen zu verschließen. Dies reduziert die Anzahl von Komponenten und eliminiert die Notwendigkeit nach einem Arbeitsschritt, um die Kappen anzubringen. Zusätzlich wird die Arbeit zur Herstellung von separaten Kappen überflüssig.

Wenn wenigstens eine der Sammelbehälter-Bildungsplatten mit einer Mehrzahl von nach außen gebeulten Bereichen versehen ist, kann weiterhin bewirkt werden, dass das Kältemittel durch den Wärmetauscher in eine Richtung strömt, die für eine Verbesserung in der Wärmetauschleistung vorteilhaft ist, ohne andere Elemente wie Trennwände zu benötigen.

Bei dem Wärmetauscher, welcher in Absatz 10) beschrieben ist, sind die Sammelbehälter-Bildungsplatten mit einem gebeulten Bereich, die Rohrverbindungsplatte mit Rohreinsetzöffnungen und die Zwischenplatte mit Verbindungsöffnungen jeweils aus einer Metallplatte durch einen Pressprozess hergestellt. Dies dient dazu, die Bearbeitungszeit zu verkürzen und die Anzahl von Bearbeitungsschritten zu verringern.

Der Wärmetauscher nach Absatz 11) hat Abdeckungswandungen, um die Leckage von Kältemittel durch die Grenze zwischen der Sammelbehälter-Bildungsplatte und der Zwischenplatte zu verhindern.

Bei dem Wärmetauscher, welcher in Absatz 12) beschrieben ist, können die drei zu lötenden Platten mit den Eingriffsbereichen geheftet werden. Dies simuliert die Notwendigkeit nach einer zusätzlichen Spannvorrichtung.

Der Sammelbehälter nach den Absätzen 13) und 14) ermöglicht es einem Kältemittel in vorteilhafter Weise zu strömen, um eine verbesserte Wärmetauscheffizienz zu erreichen. Wenn er entsprechend als ein Gaskühler für überkritische Kältekreisläufe verwendet wird, bietet der Wärmetauscher eine verbesserte Wärmetauschleistung.

Bei den Wärmetauschern nach Absatz 15) kann die nach außen gebeulten Bereiche ein Strömungskanal von geeigneten Querschnitt in dem Fall gegeben werden, dass der Wärmetauscher beispielsweise ein Gaskühler für überkritische Kältekreisläufe verwendet wird.

Der Wärmetauscher nach Absatz 16 ermöglicht dem Kältemittel, in vorteilhafter Weise zu strömen, um eine verbes serte Wärmetauscheffizienz zu erreichen. Wenn er beispielsweise als ein Verdampfer für überkritische Kältekreisläufe verwendet wird, bietet der Wärmetauscher eine verbesserte Wärmetauschleistung.

Bei dem Wärmetauschern nach Absatz 17 kann den außen gebeulten Bereichen ein Strömungskanal von geeignetem Querschnitt in dem Fall gegeben werden, wo der Wärmetauscher beispielsweise als ein Verdampfer für überkritische Kältekreisläufe verwendet wird.

Der Wärmetauscherherstellungsprozess nach Absatz 18) schafft Wärmetauscher nach den Absätzen 8) bis 17), und da die drei Platten mit den Eingriffsbereichen geheftet werden können, besteht keine Notwendigkeit, eine zusätzliche Heft- oder Spannvorrichtung zu verwenden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht, die den Gesamtaufbau eines Wärmetauschers gemäß der Erfindung für die Verwendung als ein Gaskühler zeigt.
2 ist eine Teilansicht im Vertikalschnitt, welche den Gaskühler von 1 zeigt, wenn dieser von hinten nach vorne betrachtet wird.
3 ist eine perspektivische Explosionsansicht, welche einen ersten Sammelbehälter des Gaskühlers von 1 zeigt.
4 ist eine vergrößerte Ansicht im Schnitt entlang der Linie A-A in 2.
5 ist eine vergrößerte Ansicht im Schnitt entlang der Linie B-B in der 2.
6 ist eine vergrößerte Ansicht im Schnitt entlang der Linie C-C in der 2.
7 ist eine perspektivische Explosionsansicht des ersten Sammelbehälters des Gaskühlers von 1.
8 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines zweiten Sammelbehälters des Gaskühlers von 1.
9 ist ein Diagramm, das den Fluss eines Kühlmittels durch den Gaskühler von 1 zeigt.
10 ist eine perspektivische Ansicht, die den Gesamtaufbau eines Wärmetauschers gemäß der Erfindung für die Verwendung als ein Verdampfer zeigt.
11 ist eine Teilansicht im Vertikalschnitt, welche den Verdampfer von der 10 zeigt, wenn dieser von hinten nach vorne betrachtet wird.
12 ist eine vergrößerte Ansicht im Schnitt entlang der Linie D-D in der 11.
13 ist eine vergrößerte Ansicht im Schnitt entlang der Linie E-E in der 11.
14 ist eine vergrößerte Ansicht im Schnitt entlang der Linie F-F in der 11.
15 ist eine vergrößerte Ansicht im Schnitt entlang der Linie G-G in der 11.
16 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die einen rechten Endbereich eines ersten Sammelbehälters des Verdampfers von der 10 zeigt.
17 ist eine vergrößerte Ansicht im Schnitt entlang der Linie H-H in der 11.
18 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die den ersten Sammelbehälter des Verdampfers von der 10 zeigt.
19 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die einen zweiten Sammelbehälter des Verdampfers von der 10 zeigt.
20 ist ein Diagramm, das den Fluss eines Kühlmittels durch den Verdampfer von der 10 zeigt.
21 ist eine Querschnittansicht, die eine erste Modifikation eines Wärmetauscherrohrs zeigt.
22 ist eine vergrößerte Teilansicht von der 21.
23 ist ein Diagramm, das ein Verfahren zur Herstellung des Wärmetauscherrohrs von der 21 zeigt.
24 ist eine Querschnittsansicht, welche eine zweite Modifikation des Wärmetauscherrohrs zeigt.
25 ist eine Querschnittsansicht, die eine dritte Modifikation des Wärmetauscherrohrs zeigt.
26 ist eine vergrößerte Teilansicht von der 25.
27 ist ein Diagramm, das ein Verfahren zur Herstellung des Wärmetauscherrohrs von der 25 zeigt.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
In der folgenden Beschreibung werden die oberen, unteren, linken und rechten Seiten der 1, 2, 10 und 11 als „oben", „unten", „links" und „rechts" jeweils bezeichnet. weiterhin wird die stromabwärtige Seite des Luftstroms durch einen Luftdurchgangsspalt zwischen jedem benachbarten Paar von Wärmetauscherrohren als die „Vorderseite", und die gegenüberliegende Seite als die „Rückseite" bezeichnet.
Ausführungsform 1
Diese Ausführungsform ist in den 1 bis 9 gezeigt und ist ein Gaskühler für überkritische Kältekreisläufe, der einen Wärmetauscher der vorliegenden Erfindung aufweist.
Unter Bezugnahme auf die 1 besitzt der Gaskühler 1 für die Verwendung in überkritischen Kältekreisläufen, in welchen ein überkritisches Kältemittel wie beispielsweise CO₂ verwendet wird, zwei Sammelbehälter 2, 3, die sich nach oben oder nach unten erstrecken und in der Richtung von links nach rechts beabstandet sind, eine Mehrzahl von flachen Wärmetauscherrohren 4, die parallel mit einem Abstand übereinander liegend zwischen den beiden Sammelbehältern 2, 3 angeordnet sind, gewellte Rippen 5, die in entsprechenden Luftdurchgangsspalten zwischen jeweils nebeneinander liegenden Paaren von Wärmetauscherrohren und außerhalb der Wärmetauscherrohre 4 an den oberen und unteren Enden des Kühlers angeordnet sind und jeweils an dem benachbarten Paar von Wärmetauscherrohren 4 oder an dem Endrohr 4 angelötet sind, und Seitenplatten 6 aus ei nem blanken Aluminiummaterial, die an der Außenseite von den entsprechenden Rippen 5 an den oberen und unteren Enden angeordnet und an diesen festgelötet sind. In dem Fall von dieser Ausführungsform wird der Sammelbehälter 2 auf der rechten Seite als der „erste Sammelbehälter" und der Sammelbehälter 3 auf der linken Seite als der „zweite Sammelbehälter" bezeichnet werden.
Unter Bezugnahme auf die 2 bis 6 besitzt der erste Sammelbehälter 2 eine Sammelbehälter-Bildungsplatte 7, die aus einem Lötblech, welches eine Lötmaterialschicht auf seinen gegenüber liegenden Oberflächen von sich besitzt, d.h. aus einem Aluminiumlötblech gemäß der vorliegenden Ausführungsform, hergestellt ist, eine Rohrverbindungsplatte 8, die aus einem Lötblech, welches eine Lötmaterialschicht auf seinen gegenüber liegenden Oberflächen besitzt, d.h. einem Aluminiumlötblech der vorliegenden Ausführungsform, hergestellt ist, und eine Zwischenplatte 9, die zwischen der Sammelbehälter-Bildungsplatte 7 und der Rohrverbindungsplatte 8 angeordnet und aus einem blanken Metallmaterial, beispielsweise einem blanken Aluminiummaterial, hergestellt ist, wobei die Platten 7 bis 9 in übereinander gelagerten Schichten angeordnet und miteinander verlötet sind.
In der Sammelbehälter-Bildungsplatte 7 sind eine Mehrzahl, d.h. hier zwei, nach außen gebeulte Bereiche 11A, 11B beabstandet voneinander in der Aufwärts- oder Abwärtsrichtung angeordnet, welche sich nach oben oder nach unten erstrecken und in der Beulenhöhe, -länge und -breite gleich sind. Eine Öffnung von jedem der nach außen gebeulten Bereiche 11A, 11B, welche nach links weist, ist durch die Zwischenplatte 9 geschlossen. Die Sammelbehälter-Bildungsplatte 7 ist aus einem Aluminiumlötblech, welches eine Lötmaterialschicht über ihren gegenüber liegenden Oberflächen aufweist, durch einen Pressvorgang hergestellt. Ein Kältemitteleinlass 12 ist im oberen Bereich des oberen gebeulten Bereichs 11A der Platte 7 ausgebildet, und ein Einlasselement 13, das aus einem Metall, beispielsweise einem blanken Aluminiummaterial hergestellt ist, und einen Kühlmitteleinlasskanal 14 aufweist, der mit dem Einlass 12 in Verbindung steht, ist an die Außenseite des sich nach außen gebeulten Bereiches 11A unter Verwendung des Lötmaterials an der Außenfläche der Platte 7 festgelötet. Ein Kältemittelauslass 15 ist im oberen Bereich des unteren gebeulten Bereiches 11B ausgebildet, und ein Kältemittelauslasskanal 17, der in Verbindung mit dem Auslass 15 steht, ist an die Außenfläche des sich nach außen gebeulten Bereichs 11B unter Verwendung des Lötmaterials auf der Außenfläche der Platte 7 festgelötet.
Die Rohrverbindungsplatte 8 hat eine Mehrzahl von Rohreinsetzöffnungen 18, die sich durch die Dicke von ihr erstrecken, in der Richtung von der Vorderseite zur Rückseite länglich ausgebildet sind und nach oben oder nach unten mit einem Abstand angeordnet sind. Die Einsetzöffnungen 18 in der oberen Hälfte der Platte 8 sind in dem nach oben oder nach unten gesehenen Bereich des oberen gebeulten Bereiches 11A der Sammelbehälter-Bildungsplatte 7 vorgesehen, und die Einsetzöffnungen 18 in der unteren Hälfte der Platte 8 sind innerhalb des nach oben oder nach unten betrachteten Bereiches des unteren gebeulten Bereiches 11B der Sammelbehälter-Bildungsplatte 7 vorgesehen. Die Länge der Rohreinsetzöffnung 18 in der Richtung von vorne nach hinten ist etwas größer als die Breite des nach außen gebeulten Bereiches 11A oder 11B von vorne nach hinten, und die vorderen und rückseitigen Enden der Rohreinsetzöffnungen 18 stehen nach außen über die entsprechenden vorderen und hinteren Seitenkanten des gebeulten Bereiches 11A oder 11B vor (siehe 4 und 5). Die Rohrverbindungsplatte 8 ist integral an ihren vorderen und hinteren Seitenkanten mit einer Abdeckungswandung 19 versehen, die nach rechts zur Außenfläche der Sammelbehälter-Bildungsplatte 7 vorsteht und dabei die Grenze zwischen der Platte 7 und der Zwischenplatte 9 über deren gesamte Länge abdeckt und an den vorderen oder hinteren Seitenflächen der Platten 7, 9 festgelötet ist. Das vorstehende Ende der Abdeckungswandung 19 ist integral mit Eingriffsbereichen 21 versehen, die in der Richtung nach oben oder nach unten mit einem Abstand angeordnet sind und mit der Außenfläche der Platte 7 in Eingriff stehen und an der Platte 7 festgelötet sind. Die Rohrverbindungsplatte 8 ist aus einem Aluminiumlötblech, das eine Lötmaterialschicht auf ihren gegenüber liegenden Oberflächen aufweist, durch einen Pressvorgang hergestellt.
Die Zwischenplatte 9 hat Verbindungsöffnungen 22, die sich durch ihre Dicke erstrecken und ihrer Anzahl der Anzahl von Rohreinsetzöffnungen 18 in der Rohrverbindungsplatte 8 entsprechen, um dafür zu sorgen, dass die Öffnungen 18 mit den nach außen gebeulten Bereichen 11A oder 11B der Platte 7 durch sie in Verbindung stehen. Die Verbindungsöffnungen 22 sind wesentlich größer als die Einsetzöffnungen 18 (siehe 5). Die Verbindungsöffnungen 22 sind in korrespondierender Beziehung mit den entsprechenden Rohreinsetzöffnungen 18 der Rohrverbindungsplatte 8 positioniert. Die Rohreinsetzöffnungen 18 in der oberen Hälfte der Platte 8 stehen mit dem Innenraum des oberen gebeulten Bereichs 11A durch die Verbindungsöffnungen 22 in der oberen Hälfte der Zwischenplatte 9 in Verbindung, und die Rohreinsetzöffnungen 18 in der unteren Hälfte der Platte stehen mit dem Innenraum des unteren gebeulten Bereiches 11B durch die Verbindungsöffnungen 22 in der unteren Hälfte der Zwischenplatte 9 in Verbindung. Alle Verbindungsöffnungen 22, welche mit dem Innenraum des oberen gebeulten Bereichs 11A kommunizieren, und auch alle Verbindungsöffnungen, welche mit dem Innenraum des unteren gebeulten Bereichs 11B in Verbindung stehen, werden durch Verbindungsbereiche 23 in Verbindung gehalten, die hergestellt werden, indem der Bereich zwischen jedem benachbarten Paar von Öffnungen 22 in der Zwischenplatte 9 weggeschnitten wird.
Die Zwischenplatte 9 ist aus einem blanken Aluminiummaterial durch einen Pressvorgang hergestellt.
Der zweite Sammelbehälter 3 hat etwa den gleichen Aufbau wie der erste Sammelbehälter 2, und in den betroffenen Zeichnungen sind gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet (siehe 2 und 6). Die beiden Sammelbehälter 2, 3 sind so angeordnet, dass ihre Rohrverbindungsplatten 8 einander gegenüber liegen. Der zweite Sammelbehälter 3 unterscheidet sich von dem ersten Sammelbehälter 2 darin, dass die Sammelbehälter-Bildungsplatte 7 nur einen nach außen gebeulten Bereich 24, d.h. einen weniger als die Anzahl von nach außen gebeulten Bereichen 11A, 11B des ersten Sammelbehälters 2 aufweist, der sich von dem oberen Ende der Sammelbehälter-Bildungsplatte 7 zu deren unterem Ende erstreckt, so dass er beiden gebeulten Bereichen 11A, 11B des ersten Sammelbehälters 2 gegenüber liegt, dass der nach außen gebeulte Bereich 24 weder einen Kühlmitteleinlass noch einen Kühlmittelauslass aufweist, dass alle Rohreinsetzöffnungen 18 der Rohrverbindungsplatte 8 mit dem Innenraum des gebeulten Bereichs 24 durch alle Verbindungsöffnungen 22 in der Zwischenplatte 9 kommunizieren, und dass alle Verbindungsöffnungen 22 der Zwischenplatte 9 durch Verbindungsbereiche 23 in Verbindung gehalten werden, die gebildet werden, indem der Bereich zwischen jedem Paar von Kommunikationsöffnungen 22 weggeschnitten wird. Der nach außen gebeulte Bereich 24 ist in der Beulenhöhe und -breite gleich den nach außen gebeulten Bereichen 11A, 11B des ersten Sammelbehälters 2.
Nun wird angenommen, dass die Sammelbehälter-Bildungsplatte 7 eine Wanddicke T und die nach außen gebeulten Bereiche 11A, 11B, 24 die Beulenhöhe H besitzen. Es ist dann gewünscht, dass H/T in dem Bereich von 0,5 bis 1,5 liegt (siehe 4 und 6). Wenn H/T kleiner als 0,5 ist, werden die gebeulten Bereiche 11A, 11B in der Querschnittsfläche des darin ausgebildeten Kühlmittelkanals klein, was zu einem erhöhten internen Druckverlust führt und die Wahrscheinlichkeit mit sich bringt, negativ die Strahlungseffizienz des Gaskühlers 1 zu beeinflussen. Wenn das Verhältnis über 1,5 liegt, werden die nach außen gebeulten Bereiche 11A, 11B eine reduzierte Wanddicke an ihren Umfangswandbereichen aufgrund einer Wanddickenreduktion, welche durch den Pressvorgang verursacht worden ist, haben, was die Wahrscheinlichkeit mit sich bringt, dass der Gaskühler 11 eine unzureichende Druckfestigkeit haben wird.
Die Sammelbehälter 2, 3 sind in der in den 7 und 8 dargestellten Weise hergestellt.
Zuerst wird ein Aluminiumlötblech, das eine Lötmaterialschicht auf seinen gegenüber liegenden Oberflächen aufweist, einem Pressvorgang unterworfen, um die Sammelbehälter-Bildungsplatten 7 mit nach außen gebeulten Bereichen 11A, 11B oder einem nach außen gebeulten Bereich 24 herzustellen. Rohrverbindungsplatten 8, die jeweils Rohreinsetzöffnungen 18, Abdeckungswandungen 19 und Eingriffsbereiche bildende Ansätze 21A, welche gerade von jeder der Abdeckungswandungen 19 abragen, besitzen, werden aus einem Aluminiumlötblech, das eine Lötmaterialschicht auf ihren gegenüber liegenden Oberflächen aufweist, durch einen Pressvorgang hergestellt. Zwischenplatten 9 mit Verbindungsöffnungen 22 und Verbindungsbereichen 23 werden weiterhin durch einen Pressvorgang aus einem blanken Aluminiummaterial hergestellt.
Die drei Platten 7, 8, 9 für jeden der Sammelbehälter 2, 3 werden dann in übereinander liegenden Schichten zusammengesetzt, die Ansätze 21A werden anschließend gebogen, um Eingriffsbereiche 21 zu bilden, und die Eingriffsbereiche 21 werden dazu gebracht, mit der Sammelbehälter-Bildungsplatte 7 in Eingriff zu kommen. Auf diese Weise werden zwei geheftete Anordnungen erhalten.
Unter Verwendung der Lötmaterialschichten der Platten 7, 8 werden die drei Platten 7, 8, 9 von jeder Anordnung dann miteinander verlötet, die Abdeckungswandungen 19 werden an die vorderen und hinteren Seitenflächen der Zwischenplatte 9 und der Sammelbehälter-Bildungsplatte 7 gelötet, und die Eingriffsbereiche 21 werden an die Platte 7 gelötet. So werden die beiden Sammelbehälter 2, 3 hergestellt.
Jedes der Wärmetauscherrohre 4 ist aus einem Strangpressteil aus Metall, das heißt einem stranggepressten Aluminiumbauteil in der vorliegender Erfindung, hergestellt und hat die Form eines flachen Rohrs, das in der Richtung von vorne nach hinten eine vergrößerte Breite hat und innenseitig eine Mehrzahl von Kühlmittelkanälen 4a aufweist, die sich in seiner Längsrichtung erstreckt und parallel angeordnet sind. Die Wärmetauscherrohre 4 werden an die Rohrverbindungsplatten 8 der beiden Sammelbehälter 2, 3 unter Verwendung der Lötmaterialschichten der Platten 8 angelötet, wobei ihre gegenüber liegenden Enden in den entsprechenden Rohreinsatzöffnungen 18 der Behälter 2, 3 plaziert sind. Jedes Ende des Rohrs 4 ist in der Verbindungsöffnung 22 der Zwischenplatte 9 an einem Zwischenbereich seiner Dicke plaziert (siehe die 4 und 6). Die Wärmetauscherrohre 4 in der oberen Hälfte des herzustellenden Kühlers sind mit ihren rechten Enden an dem ersten Sammelbehälter 2 befestigt, so dass sie mit dem Innenraum des oberen nach außen gebeulten Bereiches 11A kommunizieren, und sind mit ihren linken Enden an dem zweiten Sammelbehälter 3 angebracht, um mit dem Innenraum des nach außen gebeulten Bereiches 24 zu kommunizieren. Weiterhin sind die rechten Enden der Wärmetauscherrohre 4 in der unteren Hälfte an dem ersten Sammelbehälter 2 angeschlossen, um mit dem Innenraum des unteren, nach außen gebeulten Bereiches 11B zu kommunizieren, und sind mit ihren linken Enden an den zweiten Sammelbehälter 3 angeschlossen, so daß sie mit dem Innenraum des nach außen gebeulten Bereiches 24 kommunizieren.
Jede der gewellten Rippen 25 ist in einer Wellenform aus einem Lötblech, das auf seinen gegenüber liegenden Oberflächen eine Lötmaterialschicht aufweist, das heißt aus einem Aluminiumlötblech gemäß der vorliegenden Erfindung, hergestellt.
Der Gaskühler 1 wird hergestellt, indem die beiden oben genannten gehefteten Anordnungen zur Herstellung von 2 Sammelbehältern 2, 3, die Wärmetauscherrohre 4 und die gewellten Rippen 5 hergestellt werden; die beiden gehefteten Anordnungen beabstandet voneinander mit ihren Rohrverbindungsplatten 8 aneinander gegenüber liegend angeordnet werden; die Wärmetauscherohre 4 und die gewellten Rippen 5 im Wechsel angeordnet werden; die gegenüber liegenden Enden der Wärmetauscherrohre 4 in die entsprechenden Rohreinsetzöffnungen 18 der Rohrverbindungsplatten 8 der beiden gehefteten Anordnungen eingesetzt werden; die Seitenplatten 6 an der Außenseite der entsprechenden gewellten Rippen 5 an den gegenüber liegenden Enden der sich ergebenen Anordnung angeordnet werden; ein Einlasselement 13 und ein Auslasselement 16 an den entsprechenden gebeulten Bereichen 11A, 11B der Sammelbehälter-Bildungsplatte 7 zur Herstellung des ersten Sammelbehälters 2 angeordnet werden; und die drei Platten 7, 8, 9 von jeder gehefteten Anordnung gelötet werden, um die Sammelbehälter 2, 3 herzustellen, und die Wärmetauscherrohre 4 an den Sammelbehältern 2, 3 gelötet werden, wobei jede Rippe 5 an den dazu benachbarten Wärmetauscherrohren 4, jede Seitenplatte 5 an der dazu benachbarten Rippe 5 und das Einlasselement 13 und das Auslasselement 16 an den entsprechenden gebeulten Bereichen 11A, 11B gleichzeitig mit dem Lötvorgang von jeder gehefteten Anordnung angelötet werden.
Der Gaskühler 1 bildet einen superkritischen Kältekreislauf zusammen mit einem Kompressor, einem Verdampfer, einer Druckreduzierungseinrichtung und einem Zwischenwärmetauscher, um das Kältemittel, welches aus dem Gaskühler strömt, und das Kältemittel, das aus dem Verdampfer strömt, einem Wärmetausch zu unterziehen, und der Kältekreislauf wird in Fahrzeugen beispielsweise in Kraftfahrzeugen, als eine Fahrzeugklimaanlage installiert.
Bei dem oben beschriebenen Gaskühler 1 strömt CO₂, welches durch einen Kompressor tritt, durch den Kältemitteleinlasskanal 14 des Einlasselements 13, strömt dann durch den Einlass 12 in den oberen gebeulten Bereich 11A des ersten Sammelbehälters 2 und strömt dann geteilt in die Kältemittelkanäle 4a von allen Wärmetauscherohren 4, die mit dem Innenraum des oberen gebeulten Bereichs A in Verbindung stehen, wie in der 9 gezeigt ist. Das CO₂ in den Kanälen 4a strömt nach links durch die Kanäle 4a und tritt in den gebeulten Bereich 24 des zweiten Sammelbehälters 3 ein. Das CO₂ in dem Bereich 24 strömt durch den Bereich 24 und die Kommunikationsbereiche 23 der Zwischenplatte 9 nach unten, strömt und dann unterteilt in die Kanäle 4a von allen Wärmetauscherrohren 4, welche mit dem unteren gebeulten Bereich 11B in Verbindung stehen, ändert seinen Lauf, strömt nach rechts durch die Kanäle 4a und tritt in den unteren gebeulten Bereich 11B des ersten Sammelbehälter 2 ein. Das CO₂ strömt anschließend über den Auslass 15 und den Auslasskanal 17 des Auslasselements 16 aus dem Kühler. Während das CO₂ durch die Kanäle 4a der Wärmetauscherrohre 4 strömt, wird es einen Wärmetausch mit der Luft, welche durch die Luftdurchgangsspalte in der Richtung des in den 1 und 9 gezeigten Pfeils X strömt, und wird dadurch gekühlt.
Ausführungsform 2
Diese Ausführungsform ist in den 10 bis 20 dargestellt und besitzt einen Wärmetauscher gemäß der Erfindung, der für die Verwendung und als ein Verdampfer hin überkritischer Kältemittelkreislaufen geeignet ist.
Unter Bezugnahme auf den 10 bis 12 besitzt der Verdampfer 30 für die Verwendung in überkritischen Kältekreisläufen, in denen ein überkritisches Kältemittel wie beispielsweise CO₂ verwendet wird, zwei Sammelbehälter 31, 32, die sich in der Richtung von links nach rechts erstrecken und nach oben beziehungsweise nach unten beabstandet voneinaner angeordnet sind, eine Mehrzahl von flachen Wärmetauscherrohren 33, die in der Richtung von links nach rechts zwischen den beiden Sammelbehältern 31, 32 und parallel beabstandet zueinander angeordnet sind, gewellte Rippen 34, die in entsprechenden Luftdurchtrittsspalten zwischen jeweils benachbarten Paaren von Wärmetauscherrohren 33 und außerhalb der Wärmetauscherrohre 33 an den linken und rechten Enden des Verdampfers angeordnet und an den benachbarten Paar Wärmetauscherrohren 33 oder an dem Endrohr 33 angelötet sind, und Seitenplatten aus Aluminium, die außen seitlich von dem entsprechenden Rippen 34 an den linken und rechten Enden angeordnet und an diesen festgelötet sind. In dem Fall von dieser Ausführungsform wird der obere Sammelbehälter 31 als der „erste Sammelbehälter" und der untere Sammelbehälter 32 als der „zweite Behälter" bezeichnet.
Der erste Sammelbehälter 31 besitzt eine Sammelbehälter-Bildungsplatte 36, welche aus einem Lötblech, welches eine Lötmaterialschicht über seinen gegenüber liegenden Oberflächen aufweist, das heißt aus einem Aluminiumlötblech gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist, eine Rohrverbindungsplatte 37, die aus einem Lötblech, welches eine Lötmaterialschicht über seinen gegenüber liegenden Flächen aufweist, das heißt einem Aluminiumlötblech der vorliegenden Erfindung hergestellt ist, und eine Zwischenplatte 38, die zwischen der Sammelbehälter-Bildungsplatte 36 und der Rohrverbindungsplatte 37 angeordnet ist und aus einem blanken Metallmaterial, beispielsweise einem reinen Aluminiummaterial, hergestellt ist, wobei die Platten 36 bis 38 in übereinander liegenden Schichten angeordnet und miteinander verlötet sind.
Die Sammelbehälter-Bildungsplatte 36 des ersten Sammelbehälters 31 hat einen rechten Bereich und einen linken Bereich, die mit zwei nach außen gebeulten Bereichen 39A, 39B und zwei nach außen gebeulten Bereichen 39C, 39D je weils versehen sind. Die beiden gebeulten Bereiche in jedem der rechten und linken Plattenbereiche erstrecken sich in Richtung von links nach rechts und sind in der Richtung von vorne nach hinten beanstandet. In der vorliegenden Ausführungsform wird der gebeulte Bereich 39A in dem rechten vorderen Plattenbereich als der „erste nach außen gebeulte Bereich", der gebeulte Bereich 39B in dem rechten hinteren Plattenbereich als der „zweite außen gebeulte Bereich", der gebeulte Bereich 39C in dem linken vorderen Plattenbereich als der „dritter nach außen gebeulte Bereich", und der gebeulte Bereich 39D in dem linken, hinterem Plattenbereich als der „vierte nach außen gebeulte Bereich" bezeichnet werden. Die gebeulten Bereiche 39A bis 39D haben entsprechende Öffnungen, welche nach unten weisen und mit der Zwischenplatte 38 geschlossen sind. Die gebeulten Bereiche 39A bis 39D haben die gleiche Beulenhöhe, -länge und -breite. Die Sammelbehälter-Bildungsplatte 36 ist aus einem Aluminiumlötblech, das eine Lötmaterialschicht über ihren gegenüber liegenden Oberflächen aufweist, durch einen Pressvorgang hergestellt.
Die Rohrverbindungsplatte 37 ist an ihren vorderen und hinteren gegenüber liegenden Seitenbereichen mit einer Mehrzahl von Rohreinsetzöffnungen 41 versehen, die in der Richtung von vorne nach hinten länglich ausgebildet sind, in der Richtung von links nach rechts mit einem Abstand angeordnet sind und sich durch die Dicke der Platte 37 erstrecken. Die Rohreinsetzöffnungen 41 im Bereich der vorderen rechten Hälfte sind innerhalb des sich von links nach rechts erstreckenden Bereiches des ersten nach außen gebeulten Bereichs 39A der Sammelbehälter-Bildungsplatte 36 angeordnet, die Rohreinsetzöffnungen 41 in dem Bereich der hinteren rechten Hälfte sind innerhalb des sich von links nach rechts erstreckenden Bereichs des zweiten nach außen gebeulten Bereiches 39B ausgebildet, die Rohreinsetzöffnungen 41 im Bereich der vorderen, linken Hälfte sind innerhalb des sich von links nach rechts erstreckenden Bereiches des dritten nach außen gebeulten Bereiches 39C ausgebildet, und die Rohreinsetzöffnungen 41 in dem Bereich der hinteren linken Hälfte sind innerhalb des sich von links nach rechts erstreckenden Bereiches des vierten nach außen gebeulten Bereiches 39D ausgebildet. Die Rohreinsetzöffnungen 41 haben eine Länge, die etwas größer als die von vorne nach hinten gesehene Breite der gebeulten Bereiche 39A bis 39D ist, und haben vordere und hintere Endbereiche, die nach außen über die entsprechenden vorderen und hinteren Seitenkanten der entsprechenden gebeulten Bereiche 39A bis 39D vorstehen. Die Rohrverbindungsplatte 37 ist integral an ihren vorderen und hinteren Seitenkanten mit einer Abdeckungswandung 42 versehen, die nach vorne zu der Außenfläche der Sammelbehälter-Bildungsplatte 36 vorsteht, wobei sie die Grenze zwischen der Platte 36 und der Zwischenplatte 38 über deren gesamte Länge A abdeckt und an den vorderen oder hinteren Seitenflächen der Platten 36, 38 festgelötet ist. Das vorstehende Ende der Abdeckungswandung 42 ist integral mit Eingriffsbereichen 43 versehen, die in der Richtung von links nach rechts mit einem Abstand angeordnet sind und mit der Außenfläche der Platte 36 in Eingriff stehen und an der Platte 36 festgelötet sind. Die Rohrverbindungsplatte 37 ist aus einem Aluminiumlötblech, das über seinen gegenüber liegenden Oberflächen eine Lötmaterialschicht aufweist, durch einen Testvorgang hergestellt.
Die Zwischenplatte 38 hat Verbindungsöffnungen 34, welche sich durch ihre Dicke erstrecken und in der Anzahl der Zahl von Rohreinsetzöffnungen in der Rohrverbindungsplatte 37 entsprechen, um zu bewirken, dass die Öffnungen 41 mit einem der gebeulten Bereiche 39A bis 39D der Sammelbehälter-Bildungsplatte durch sie in entsprechender Relation kommunizieren. Die Verbindungsöffnungen 44 sind wesentlich größer als die Einsetzöffnungen 41. Die Verbindungsöffnungen 44 sind in entsprechender Beziehung mit den entsprechenden Rohreinsetzöffnungen 41 der Rohrverbindungsplatte 37 positioniert. Die Rohreinsetzöffnungen in dem Bereich der vorderen, rechten Hälfte der Rohrverbindungsplatte 37 werden mit dem Innenraum des ersten nach außen gebeulten Bereiches 39 durch die Verbindungsöffnungen 44 in dem Bereich der vorderen rechten Hälfte der Zwischenplatte 38 in Verbindung gehalten. Die Rohreinsetzöffnungen 41 im Bereich der hinteren rechten Hälfte der Platte 37 werden mit dem Innenraum des zweiten nach außen gebeulten Bereiches 39B durch die Verbindungsöffnungen 44 im Bereich der rechten hinteren Hälfte der Zwischenplatte 38 in Verbindung gehalten. Die Rohreinsetzöffnungen 41 im Bereich der vorderen linken Hälfte der Platte 37 werden mit dem Innenraum des dritten nach außen gebeulten Bereiches 39C durch die Verbindungsöffnungen 44 in dem Bereich der vorderen linken Hälfte der Zwischenplatte 38 in Verbindung gehalten. Die Rohreinsetzöffnungen 41 in dem Bereich der hinteren linken Hälfte der Platte 37 werden mit dem Innenraum des vierten ausgebeulten Bereiches 39D durch die Verbindungsöffnungen 44 in dem Bereich der hinteren linken Hälfte der Zwischenplatte 38 in Verbindung gehalten. Die Verbindungsöffnungen 44, welche mit dem dritten nach außen gebeulten Bereich 39C in Verbindung stehen, werden dazu gebracht, mit den entsprechenden Verbindungsöffnungen 44, welche mit dem vierten gebeulten Bereich 39D in Verbindung stehen, durch erste Verbindungsbereiche 45, welche hergestellt werden, indem die Bereiche zwischen den entsprechenden von vorne nach hinten nebeneinander liegenden Paaren von Verbindungsöffnungen 44 in der Zwischenplatte 38 weggeschnitten werden, in Verbindung zu stehen, wodurch der Innenraum des dritten gebeulten Bereiches 39C und der Innenraum des vierten gebeulten Bereiches 39D dazu gebracht werden, miteinander zu kommunizieren (siehe die 13 und 14). Alle Verbindungsöffnungen 44, welche mit dem Innenraum des ersten gebeulten Bereiches 39A kommunizieren, als auch alle Verbindungsöffnungen 44, welche mit dem Innenraum des zweiten gebeulten Bereiches 39B kommunizieren, werden durch zweite Kommunikationsbereiche 46 in Verbindung gehalten, welche gebildet werden, indem die Bereiche zwischen entsprechenden von links nach rechts nebeneinander liegenden Paaren von Kommunikati onsöffnungen 44 in der Zwischenplatte 38 weggeschnitten werden (siehe die 15). Die Zwischenplatte 38 ist aus einem blanken Aluminiummaterial durch einen Paßvorgang hergestellt.
Unter Bezugnahme auf die 15 und 16 ist jede der drei Platten 36, 37, 38 an ihrem rechten Ende mit zwei nach rechts gerichteten Vorsprüngen 36A (37A, 38A) versehen, die in der Richtung von vorne nach hinten beabstandet voneinander sind. Die Zwischenplatte 38 hat einen Ausschnitt 47, der sich von dem äußeren Ende von jedem der beiden nach außen gerichteten Vorsprünge 38A zu der Verbindungsöffnung 44 an dem rechten Ende erstreckt. Die Ausschnitte 47 bilden in dem ersten Sammelbehälter 31 einen Kältemitteleinlass 48, welche mit dem Innenraum des ersten gebeulten Bereiches 39A in Verbindung steht, und einen Kältemittelauslass 49, der mit dem Innenraum des zweiten nach außen gebeulten Bereichs 39B in Verbindung steht. Ein Kältemittel-Einlass-Auslass-Element 51, welches einen Kältemitteleinlasskanal 52 besitzt, der mit dem Einlass 48 kommuniziert und einen Kältemittelauslasskanal 53, welcher mit dem Auslass 49 kommuniziert, aufweist, ist an dem ersten Sammelbehälter 31 mit einem Lötblech, das auf seinen gegenüber liegenden Oberflächen ein Lötmaterialschicht aufweist, das heißt mit einem Aluminiumlötblech 57 festgelötet, so dass es entlang der Paare von nach rechts gerichteten Vorsprüngen 36A, 37A, 38A der drei Platten 36, 37, 38 positioniert ist. Das Einlass- Auslass-Element 51 besteht aus einem blanken Metallmaterial, das heißt einem blanken Aluminiummaterial.
Der zweite Sammelbehälter 32 hat nahezu den selben Aufbau wie der erste Sammelbehälter 31, und gleiche Teile werden in den betroffenen Zeichnungen durch gleiche Bezugsziffern bezeichnet (siehe 12 und 17). Die Sammelbehälter 31, 32 sind so angeordnet, dass ihre Rohrverbindungsplatten 37 zueinander weisen. Der zweite Sammelbehälter 32 unterscheidet sich von dem ersten Sammelbehälter 31 dadurch, dass die Sammelbehälter-Bildungsplatte 36 zwei nach außen gebeulte Bereiche 54A, 54B hat, die sich von einem rechten Endbereich zu einem linken Endbereich von ihr erstrecken und in der Richtung von vorne nach hinten beabstandet sind, so dass sie sowohl dem ersten als auch dem dritten gebeulten Bereich 39A, 39C gegenüber liegen und sowohl dem zweiten und vierten gebeulten Bereich 39B, 39D gegenüber liegen, dass alle Verbindungsöffnungen 44, welche mit jedem der gebeulten Bereiche 54A, 54B in Verbindung stehen, durch die Verbindungsbereiche 55 in Verbindung gehalten werden, welche gebildet werden, indem die Bereiche zwischen entsprechenden von links nach rechts nebeneinander liegenden Paaren von Verbindungsöffnungen 44 in der Zwischenplatte 38 entfernt werden, dass die beiden gebeulten Bereiche 54A, 54B nicht miteinander in Verbindung stehen und dass die rechten Enden der drei Platten 36, 37, 38 nicht mit nach rechts weisenden Vorsprüngen versehen sind. Die gebeulten Bereiche 54A, 54B gleichen den gebeulten Bereichen 39A bis 39D des ersten Sammelbehälters 31 hinsichtlich der Beulenhöhe und -breite.
Es wird angenommen, dass die Sammelbehälter-Bildungsplatte 36 eine Wanddicke T hat und die nach außen gebeulten Bereiche 39A bis 39D die Beulenhöhe H besitzen. Es ist dann gewünscht, das H/T in dem Bereich von 1,0 bis 2,0 liegt (siehe 12). Wenn H/T kleiner als 1,0 ist, werden die gebeulten Bereiche 39A bis 39D hinsichtlich des Querschnittsbereiches des darin vorgesehenen Kühlmittelkanals klein, was zu einem erhöhten internen Druckverlust führt und die Wahrscheinlichkeit mit sich bringt, dass die Ausstrahlungseffizienz des Verdampfers 30 nachteilig beeinflußt wird. Wenn das Verhältnis größer als 2,0 ist, werden die gebeulten Bereiche 39A bis 39D eine reduzierte Wanddicke an ihren Umfangswanderungsbereichen aufgrund einer Wanddickenreduktion, welche durch die Pressarbeiten verursacht sind, haben, was die Wahrscheinlichkeit mit sich bringt, das der Verdampfer 30 eine unzureichende Druckfestigkeit haben wird.
Die Sammelbehälter 31, 32 werden in den 18 und 19 gezeigten Weise hergestellt.
Zuerst wird eine Aluminiumlötblech, das eine Lötmaterialschicht über seinen einander gegenüber liegenden Oberflächen aufweist, einem Preßvorgang unterworfen, um die Sammelbehälter-Bildungslötplatten 36 zu bilden, welche nach außen gebeulte Bereiche 39A bis 39D oder 54A, 54B aufwei sen. Rohrverbindungsplatten 37, die jeweils Rohreinsetzöffnungen 41, Abdeckungswandungen 42 und Eingriffsbereiche bildende Ansätze 43A, welche gerade von jeder der Abdeckungswandungen 42 abragen, aufweisen, werden aus einem Aluminiumlötblech mit einer Lötmaterialschicht auf seinen gegenüber liegenden Oberflächen durch einen Pressvorgang hergestellt. Zwischenplatten 38 mit Verbindungsöffnungen 44 und Verbindungsbereichen 45, 46 oder 55 werden weiterhin aus einem blanken Aluminiummaterial durch einen Pressvorgang hergestellt. Nach rechts gerichtete Vorsprünge 36A, 47A, 48A und Ausschnitte 47 werden an oder in der Sammelbehälter-Bildungsplatte 36, der Zwischenplatte 38 und der Rohrverbindungsplatte 37 für den ersten Sammelbehälter 31 ausgebildet.
Die drei Platten 36, 37, 38 für jeden der Sammelbehälter 31, 32 werden dann in übereinander liegenden Schichten zusammengesetzt, die Ansätze 43A werden anschließend gebogen, um Eingriffsbereiche 43 zu bilden, und die Eingriffsbereiche 43 werden dann in Eingriff mit der Sammelbehälter-Bildungsplatte 36 gebracht. Auf diese Weise werden zwei geheftete Anordnungen erhalten. Unter Verwendung der Lötmaterialschichten der Platten 36, 37 werden die drei Platten 36, 37, 38 von jeder Anordnung dann miteinander verlötet, die Abdeckungswandungen 42 werden an den vorderen und hinteren Seitenflächen der Zwischenplatte 38 und er Sammelbehälter-Bildungsplatte 36 angelötet, und die Eingriffsbereiche 43 werden an die Platte 36 gelötet. So werden die beiden Sammelbehälter 31, 32 hergestellt.
Jedes der Wärmetauscherrohre 4 besteht aus einem stranggepreßten Metall, das heißt einem stranggepreßten Aluminium in der vorliegenden Ausführungsform, und besitzt die Form eines flachen Rohrs, das in der Richtung von vorne nach hinten eine vergrößerte Breite aufweist und an seiner Innenseite eine Mehrzahl von Kältemittelkanälen 33A besitzt, die sich in seiner Längsrichtung erstreckt und parallel zueinander angeordnet sind. Die Wärmetauscherrohre 33 sind an den Rohrverbindungsplatten 37 der beiden Sammelbehälter 31, 32 unter Verwendung der Lötmaterialschichten der Platten 37 angelötet, wobei ihre gegenüberliegenden Enden in den entsprechenden Rohreinsetzöffnungen 41 der Sammelbehälter 31, 32 plaziert sind. Jedes Rohrende des Rohrs 33 wird in die Verbindungsöffnung 44 der Zwischenplatte 38 an einem mittleren Bereich seiner Dicke plaziert (siehe 12). Zwischen den beiden Behältern 31, 32 sind eine Mehrzahl von Rohrgruppen 56, die jeweils eine Mehrzahl von Wärmetauscherrohren 33 besitzen, welche in der Richtung von links nach rechts parallel zueinander mit Abstand angeordnet sind, in Reihen angeordnet, das heißt in zwei Reihen, die in der Richtung von vorne nach hinten beabstandet sind. Die Wärmetauscherrohre 33, die in der rechten Hälfte der vorderen Rohrgruppe 56 positioniert sind, haben obere und untere Enden, die an den entsprechenden Sammelbehälteren 31, 32 befestigt sind, um mit dem Innenraum des ersten gebeulten Bereiches 39A und dem Innenraum des vorderen gebeulten Bereiches 54A zu kommunizieren. Die Wärmetauscherrohre 33, die in der linken Hälfte der vorderen Rohrgruppe 56 positioniert sind, haben obere und untere Enden, die mit den entsprechenden Sammelbehältern 31, 32 so verbunden sind, dass sie mit dem Innenraum des dritten gebeulten Bereiches 39C und dem Innenraum des vorderen gebeulten Bereiches 54A kommunizieren. Die Wärmetauscherrohre 33, die in der rechten Hälfte der hinteren Rohrgruppe 56 positioniert sind, haben obere und untere Enden, die mit den entsprechenden Sammelbehälter 31, 32 so verbunden sind, dass sie mit dem Innenraum des zweiten gebeulten Bereiches 39B und dem Innenraum des hinteren gebeulten Bereiches 54B kommunizieren. Die Wärmetauscherrohre 33, die in der linken Hälfte der hinteren Rohrgruppe 56 positioniert sind, haben obere und untere Enden, die an dem entsprechenden Behältern 31, 32 so angebracht sind, dass sie mit dem Innenraum des vierten gebeulten Bereiches 39D und dem Innenraum des hinteren gebeulten Bereiches 54B kommunizieren.
Jede der gewellten Rippen 34 ist in einer gewellten Form aus einem Aluminiumlötblech hergestellt, das eine Lötmaterialschicht auf sehen gegenüberliegenden Oberflächen aufweist. Verbindungsbereiche, welche die Gipfelbereiche und die Talbereiche der Rippen miteinander verbinden, sind mit einer Mehrzahl von Kühlschlitzen versehen, die parallel zueinander in der Richtung von vorne nach hinten angeordnet sind. Die gewellte Rippe 34 wird allgemein für die vorderen und hinteren Rohrgruppen 56 verwendet und hat eine Breite von vorne nach hinten, die etwa gleich in dem Abstand von der Vorderkante des Wärmetauscherrohrs 33 der vorderen Rohrgruppe 56 zur der hinteren Kante des entsprechenden Wärmetauscherrohrs 33 der hinteren Rohrgruppe 56 ist. Anstelle der gemeinsamen Verwendung einer gewellten Rippe für die vorderen und hinteren Rohrgruppen 56, kann eine gewellte Rippe zwischen jedem benachbarten Paar von Wärmetauscherrohren 33 in jeder der Rohrgruppen 56 vorgesehen sein.
Der Verdampfer 30 wird hergestellt, indem die beiden oben genannten gehefteten Anordnungen für die Herstellung der beiden Sammelbehälter 31, 32, die Wärmetauscherrohre 33 und die gewellten Rippen 34 vorbereitet werden; die beiden gehefteten Anordnungen beabstandet zueinander mit ihren Rohrverbindungsplatten 37 einander gegenüber liegend angeordnet werden; die Wärmetauscherrohre 33 und die gewellten Rippen 34 im Wechsel angeordnet werden; gegenüber liegende Enden der Wärmetauscherrohre 33 in die entsprechenden Rohreinsetzöffnungen 41 der Rohrverbindungsplatten 37 der beiden gehefteten Anordnungen eingesetzt werden; Seitenplatten 35 an dem Außenseiten der entsprechenden gewellten Rippen 34 an den gegenüber liegenden Enden der sich ergebenen Anordnungen plaziert werden; ein Kältemittel-Einlass-Auslass-Element 51 allen drei Platten 36, 37, 38 für den herzustellenden Sammelbehälter 31 gegenüber liegend angeordnet wird; und die drei Platten 36, 37, 38 von jeder gehefteten Anordnung gelötet werden, um die Sammelbehälter 31, 32 herzustellen, und die Wärmetauscherrohre 33 an den Sammelbehältern 31, 32, jede Rippe 34 an den daneben liegenden Wärmetauscherrohren 33, jede Seitenplatte 35 an der benachbarten Rippe 34 und das Einlass-Auslass-Element 51 an dem ersten Sammelbehälter 31 gleichzeitig mit dem Löten von jeder gehefteten Anordnung festgelötet werden.
Der Verdampfer 30 schafft ein überkritischen Kältekreislauf zusammen mit einem Kompressor, einem Verdampfer, einer Druckreduzierungsvorrichtung und einem Zwischenwärmetauscher, um das Kältemittel, welches aus einem Gaskühler strömt, und das Kältemittel, welches aus dem Verdampfer strömt, einem Wärmetausch zu unterwerfen, und der Kältekreislauf wird in Fahrzeugen wie beispielsweise Kraftfahrzeugen als eine Fahrzeugklimaanlage installiert.
Bei dem oben beschriebenen Verdampfer 30 strömt CO₂, welches durch ein Expansionsventil tritt, durch den Kältemitteleinlasskanal 52 des Einlass-Auslass-Elements 51, strömt dann durch den Einlass 48 in den ersten nach außen gebeulten Bereich 39A des ersten Sammelbehälters 31 und strömt anschließend aufgeteilt in die Kältemittelkanäle 33A von allen Wärmetauscherrohren 33, die mit dem Innenraum des ersten gebeulten Bereiches 39A in Verbindung stehen, wie in der 20 gezeigt ist. Das CO₂ in den Kanälen 33A strömt die Kanäle 33 hinunter und tritt in den vorderen nach außen gebeulten Bereich 54A des zweiten Sammelbehälters 32 ein. Das CO₂ in dem Bereich 54A strömt nach links durch diesen Bereich 54A und die Verbindungsbereiche 55 der Zwischenplatte 38, strömt dann unterteilt in die Kanäle 33A von allen Wärmetauscherrohren 33, die mit dem Innenraum des dritten nach außen gebeulten Bereiches 39C in Verbindung stehen, ändert seinen Lauf, strömt nach oben durch die Kanäle 33A und tritt in die dritten nach außen gebeulten Bereiche 39C des ersten Sammelbehälters 31 ein. Das CO₂ in den dritten nach außen gebeulten Bereichen 39C strömt durch die ersten Verbindungsbereiche 45 der Zwischenplatte 38 des ersten Sammelbehälters 31 in den vierten nach außen gebeulten Bereich 39D, strömt unterteilt in die Kanäle 33 von allen Wärmetauscherrohren 33, welche mit dem vierten nach außen gebeulten Bereich 39D in Verbindung stehen, ändert seinen Lauf, strömt die Kanäle 33A nach unten und tritt in den hinteren nach außen gebeulten Bereich 54B des zweiten Sammelbehälters 32 ein. Das CO₂ strömt dann nach rechts durch diesen Bereich 54B und die Verbindungsbereiche 55 der Zwischenplatte 38, strömt unterteilt in die Kanäle 33 von allen Wärmetauscherrohren 33, die mit dem zweiten nach außen gebeulten Bereich 39B in Verbindung stehen, ändert seinen Lauf, strömt die Kanäle 33A nach oben und tritt in den zweiten nach außen gebeulten Bereich 39B des ersten Sammelbehälters 31 ein. Das CO₂ strömt anschließend aus dem Verdampfer 30 über den Auslass 49 und den Auslasskanal 53 des Einlass-Auslass-Elements 51. Während es durch die Kanäle 33A der Wärmetauscherrohre 33 strömt, wird das CO₂ einem Wärmetausch mit der Luft, welche durch die Luftdurchgangsspalte in der Richtung der in den 24 gezeigten Pfeile X tritt und strömt aus dem Verdampfer 30 in einer Dampfphase.
Obwohl CO₂ als das überkritische Kältemittel des überkritischen Kältekreislaufes gemäß den beiden vorherigen Ausführungsformen verwendet wird, ist das Kältemittel nicht hierauf beschränkt, sondern es können alternativ Ethylen, Ethan, Stickstoffoxid oder der gleichen verwendet werden.
Die 21 bis 25 zeigen modifizierte Wärmetauscherrohre für die Verwendung in dem Gaskühler 1 der Ausführungsform 1 und dem Verdampfer 30 der Ausführungsform 2, welche beschrieben wurden.
Die 21 und 22 zeigen ein Wärmetauscherrohr 60, welches ein Paar von oberen und unteren flachen Wandungen 61, 62 (ein Paar von flachen Wandungen), die einander gegenüber liegend, linke und rechte gegenüber liegende Seitenwandungen 63, 64, welche die oberen und unteren Wandungen 61, 62 an ihren linken und rechten Seitenkanten miteinander verbinden, und eine Mehrzahl von Verstärkungswandungen 65, welche die oberen und unteren Wandungen 61, 62 zwischen den einander gegenüber liegenden Seitenwandungen 63, 64 verbinden, sich in der Längsrichtung des Rohrs erstreckt und voneinander um eine vorgegebene Strecke beabstandet sind. Das Rohr 16 hat in seinem Innenraum eine Mehrzahl von Kältemittelkanälen 66, die in der Breitenrichtung von ihm parallel zueinander angeordnet sind. Die Verstärkungswandung 65 dient als eine Teilungswandung zwischen jedem benachbarten Paar von Kälte mittelkanälen 66. Die Kanäle 66 besitzen über ihre gesamte Höhe die gleiche Breite.
Die linke Seitenwandung 63 hat eine Doppelstruktur und besitzt einen äußeren Seitenwandungsteg 67, der von der linken Seitenkante der oberen Wandung 61 integral mit dieser nach unten ragt und sich über die gesamte Höhe des Rohrs 60 erstreckt, eine innere Seitenwandungsrippe 68, welche von der oberen Wandung 61 integral mit dieser nach unten ragt und innerhalb des Stegs 67 positioniert ist, und einen inneren Seitenwandungssteg 69, der von der linken Seitenkante der unteren Wandung 62 integral mit dieser nach oben ragt. Der äußere Seitenwandungssteg 67 ist an den beiden inneren Seitenwandungsstegen 68, 69 und an der unteren Wandung 62 festgelötet, wobei ein unterer Endbereich des Stegs 67 mit einer linken Seitenkante an der Unterseite der unteren Wandung 62 in Eingriff steht. Die beiden inneren Seitenwandungsstege 68, 69 stoßen gegeneinander und sind miteinander verlötet. Die rechte Seitenwandung 64 ist integral mit den oberen und unteren Wandungen 61, 62 ausgebildet. Der innere Seitenwandungsteg 69 der unteren Wandung 62 ist an seiner oberen Endfläche mit einem Vorsprung 69a versehen, der sich über seine ganze Länge erstreckt und integral mit ihm ausgebildet ist. Der innere Seitenwandungssteg 68 der oberen Wandung 61 ist in seiner unteren Endfläche mit einer Nut 68a versehen, der sich über seine ganze Länge erstreckt und in dem der Vorsprung 69a durch eine Paßverbindung hinein gerückt werden kann.
Jede Verstärkungswandung 65 besitzt einen Verstärkungswandungssteg 70, der von der oberen Wandung 61 integral mit dieser nach unten vorsteht, und einer Verstärkungswandungssteg 71, der von der unteren Wandung 62 integral mit dieser nach oben ragt, und wird gebildet, indem diese Stege 70, 71 gegeneinander stoßen und die Stege 70, 71 einander gelötet werden.
Das Wärmetauscherrohr 60 wird aus einer Metallplatte 75 für die Rohrherstellung, wie sie in der 23 gezeigt ist, hergestellt. Die Metallplatte 75 ist aus einem Aluminiumlötblech hergestellt, das eine Lötmaterialschicht auf seinen gegenüber liegenden Oberflächen aufweist, und besitzt einen die obere Wandung bildenden Bereich 76 (flacher Wandungsbildungsbereich), einen flachen, die untere Wandung bildenden Bereich 77 (flacher Wandungsbildungsbereich), einen Verbindungsbereich 78, welcher die Bereiche 76, 77 für das bilden der oberen und unteren Wandungen verbindet, um die rechte Seitenwandung 64 zu bilden, in den Seitenwandungsstegen 68, 69, die integral von dem die oberen Wandung bildenden 76 und dem die untere Wandung bildenden Bereich 77 jeweils an einer Seitenkante davon, welche dem Verbindungsbereich 78 zur Herstellung des inneren Bereiches der linken Seitenwandung 63 gegenüber liegt, einen äußeren Seitenwandungssteg bildenden Bereich 79, welcher gebildet wird, indem der die obere Wandung Bereich 76 rechts nach außen an einer Seitenkante (der rechten Seitenkante) davon, welcher dem Verbindungsbereich 78 gegenüber liegt verlängert ist, und eine Mehrzahl von Verstärkungswandungsstegen 70, 71, die jeweils nach oben von dem die obere Wandung bildenden Bereich 76 und dem die untere Wandung bildenden Bereich 77 integral mit diesen vorstehen und in der Richtung von links nach rechts in vorgegebener Weise beabstandet sind. Die Verstärkungswandungsstege 70 an dem die oberen Wandung bildenden Bereich 76 und die Verstärkungswandungsstege 71 an dem die untere Wandung bildenden Bereich 77 sind bezüglich einer in Breitenrichtung betrachteten Mittellinie des Verbindungsbereich 78 symmetrisch. Ein Vorsprung 69a ist an dem oberen Ende des inneren Seitenwandungsstegs 69 des die untere Wandung bildenden Bereiches 77 ausgebildet, und eine Nut 68a ist in dem oberen Ende des inneren Seitenstegs 68 an dem die oberen Wandung bildenden Bereich 76 ausgebildet. Die inneren Seitenwandungsstege 68, 69 und alle Verstärkungswandungsstege 70, 71 haben die gleiche Höhe. Die vertikale Dicke des Verbindungsbereiches 78 ist größer als die Dicke die obere und untere Wandung bildenden Bereiche und ist etwa gleich der Vorsprungshöhe der Verstärkungswandungsstege 70, 71.
Da die Seitenwandungsstege 68, 69 und die Verstärkungswandungsstege 70, 71 integral an einer Oberfläche ein Aluminiumlötbleches ausgebildet sind, das mit einer Lötmaterialschicht an seinen gegenüber liegenden Oberflächen versehen ist, wird eine Lötmaterialschicht (nicht gezeigt) an beiden gegenüber liegenden Seitenflächen und den oberen Endflächen der Stege 68, 69 und der Stege 70, 71 und an den oberen und unteren Seiten der die obere und untere Wandung bildenden Bereiche 76, 77 gebildet. Die Lötmaterialschicht an den Endflächen der Stege 68, 69 und der Verstärkungswandungsstege 70, 71 haben eine größere Dicke als die Lötmaterialschichten an den anderen Bereichen.
Die Metallplatte 75 für die Rohrherstellung wird progressiv an den gegenüber liegenden rechten und linken Seitenkanten des Verbindungsbereichs 78 durch Profilwalzen (siehe 23 (b)) gefaltet und wird schließlich in eine Haarnadelform gefaltet, um die inneren Seitenwandungsstege 68, 69 sowie jedes korrespondierende Paar von Verstärkungswandungsstegen 70, 71 aneinander in Anlage zu bringen und den Vorsprung 69a in die Nut 68a durch eine Presssitz zu zwingen.
Anschließend wird der den äußeren Seitenwandungssteg bildende Bereich 79 auf die äußere Oberfläche der inneren Seitenwandungsstege 68, 69 gefaltet, und wird das äußere Ende des Bereichs 79 in Eingriff mit dem die untere Wandung bildenden Bereich 77 gebracht, um einen gefalteten Körper 80 zu erhalten (siehe 23 (c)).
Der gefaltete Körper wird anschließend auf eine vorgegebene Temperatur erhitzt, um die einander gegenüber liegenden Enden der inneren Seitenwandungsstege 68, 69 und die einander gegenüber liegenden Enden von jedem korrespondierenden Paar von Verstärkungswandungsstegen 70, 71 miteinander zu verlöten, und der den äußeren Seitenwandungssteg bildende Bereich 79 wird an den inneren Seitenwandungsstegen 68, 69 und an dem die untere Wandung bildenden Bereich 77 fest gelötet, wodurch ein Wärmetauscherrohr 60 hergestellt wird. Das Rohr 60 wird gleichzeitig mit der Herstellung des Gaskühlers 1 oder des Verdampfers 30 produziert.
Die 24 zeigt ein Wärmetauscherrohr 85, bei dem die Endflächen aller Verstärkungswandungsstege 70 an einer oberen Wandung 61 im Wechsel mit Vorsprüngen 86, welche sich über die gesamte Länge von ihr erstrecken, und Nuten 87, die sich über ihre gesamte Länge erstrecken, versehen sind. Weiterhin sind die Endflächen von allen Verstärkungswandungsstegen 71 an der unteren Wandung 62 im Wechsel mit Nuten 68, in welche die entsprechenden Vorsprünge 86 an den Stegen 70 an der oberen Wandung 61, welche in Anlage kommen, eingesetzt werden können, und Vorsprüngen 89, welche in die entsprechenden Nuten 87 in der den Verstärkungswandungsstegen 70 an der oberen Wandung 61 eingreifen sollen, vorgesehen, wobei sich die Nuten 88 und Vorsprünge 89 über die gesamte Länge des Rohrs erstrecken. Mit der Ausnahme von diesem Merkmal hat das Rohr 85 den selben Aufbau wie das in den 21 und 22 gezeigte Rohr 60. Das Rohr 85 wird durch das selbe Verfahren wie das in den 21 und 22 gezeigte Rohr 60 hergestellt.
Die 25 und 26 zeigen ein Wärmetauscherrohr 90, welches Verstärkungswandungen 65, die jeweils einen Ver stärkungswandungssteg 91 aufweisen, welcher von einer oberen Wanderung 61 integral mit dieser nach unten vorsteht und an einer unteren Wandung 62 fest gelötet ist, und Verstärkungswandungen 65, die jeweils einen Verstärkungswandungssteg 62 aufweisen, welcher von der unteren Wandung 62 nach oben vorsteht und an der oberen Wandung 61 fest gelötet ist, aufweist, wobei die erste Verstärkungswandung 65 und die letztere Verstärkungswandung im Wechsel in der Richtung von links nach rechts angeordnet sind. Die Bereiche von einer der oberen und unteren Wandungen 61, 62, in denen die Verstärkungswandungsstege 92 oder 91 der anderen Wandung in Kontakt mit der Wandung gebracht werden, sind jeweils mit einem Vorsprung 93 versehen, dessen Endfläche mit einer Nut 94 versehen ist, in welche das Ende des Stegs 91 oder 92 passt. Das Ende des Stegs 91 oder 92 wird in die Nut 94 des Vorsprungs 93 eingesetzt und an dem Vorsprung 93 fest gelötet. Die Dicke des Vorsprungs 93 von links nach rechts gemessen ist etwas größer als die Dicke des Verstärkungswandungsstegs 91 oder 92 von links nach rechts gemessen. Mit der Ausnahme des oben beschriebenen Merkmals hat das Rohr 90 den selben Aufbau wie das in den 21 und 22 gezeigte Wärmetauscherrohr 60. Das Wärmetauscherrohr 90 hat Kältemittelkanäle 66, welche eine Breite haben, die in der Höhenrichtung variiert, und der Begriff „minimale Kanalbreite Wt" bezeichnet die kleinste Breite auf dem selben Niveau, das heißt den Abstand zwischen den Vorsprüngen 93, an welchem die Stege 91 und 92 und der daneben liegende Steg 92 oder 91 fest gelötet werden. Weiterhin wird die Dicke des Verstärkungswandungsstegs 91 oder 92, welcher die Verstärkungswandung 65 bildet, als die Dicke der Teilungswand zwischen jede benachbarten Paare von Kältemittelkanälen 66 bezeichnet werden.
Das Wärmetauscherrohr 90 wird aus einer Metallplatte 95 für die Rohrherstellung hergestellt, wie es in der 27 (a) gezeigt ist. Die Metallplatte 95 ist aus einem Aluminiumlötblech hergestellt, das ein Lötmaterial auf seinen gegenüber liegenden Oberflächen aufweist, und besitzt eine Vielzahl von Verstärkungswandungsstegen 91, 92, die jeweils nach oben von einem die obere Wandung bildenden Bereich 78 und einem die untere Wandung bildende Bereiche 77 integral mit diesem vorstehen und in der Richtung von links nach rechts mit einem vorgegebenen Abstand angeordnet sind. Die Stege 91 an dem die obere Wandung bildenden Bereich 76 und die Stege 92 an dem die untere Wandung bildenden Bereich 77 sind so positioniert, dass sie bezüglich einer Mittellinie der Breite eines Verbindungsbereiches 78 symmetrisch sind. Die Stege 91, 92 haben die gleiche Höhe, und ihre Höhe ist etwa doppelt so groß wie die Höhe der Seitenwandungsstege 68, 69. Die Bereiche des die obere Wandung bildenden Bereich 76 und der die untere Wandung bildenden Bereiche 77, wo die Verstärkungswandungsstege 92, 91 der Bereiche 77, 76 aufliegen, sind jeweils integral mit einem Vorsprung 93 versehen, der sich über die gesamte Länge erstreckt, und eine Nut 94 ist in dem Ende des Vorsprungs 93 vorgesehen, in welcher der Steg 92 oder 91 eingesetzt werden kann. Mit der Ausnahme des obigen Merkmals hat die Metallplatte 95 für die Rohrherstellung den gleichen Aufbau wie die Metallplatte 75, welche in der 23 gezeigt ist.
Die Metallplatte 95 für die Rohrherstellung wird progressiv an den gegenüber liegenden rechten und linken Seitenkanten des Verbindungsbereichs 78 durch Profilwalzen (siehe 27 (b)) gefaltet und wird schließlich in eine Haarnadelform gefaltet, um die inneren Seitenwandungsstege 68, 69 gegeneinander in Anlage zu bringen und den Vorsprung 69A in die Nut 68A durch einen Preßsitz zu zwängen, und um die Enden der Verstärkungswandungsstege 91 an dem die obere Wandung bildenden Bereich 76 in die entsprechenden Nuten 94 in den Vorsprüngen 93 an dem die untere Wandung bildenden Bereich 77 einzubringen, und Enden der Verstärkungswandungsrippen 92 an dem die untere Wandung bildenden Bereich 77 in die entsprechenden Nuten 94 in den Vorsprüngen 93 an dem die obere Wandung bildenden Bereich 76 einzubringen.
Anschließend wird der den äußeren Seitenwandungssteg bildende Bereich 79 auf die äußere Oberfläche der inneren Seitenwandungsstege 68, 69 gefaltet, und wird das äußere Ende des Bereichs 79 in Eingriff mit dem die untere Wandung bildenden Bereich verformt, um einen gefalteten Körper 96 (siehe 27) (c) zu erhalten.
Der gefaltete Körper 96 wird anschließend auf eine vorgegebene Temperatur erhitzt, um die aneinander gegenüber liegenden Enden der inneren Seitenwandungsstege aneinander und die Enden der Verstärkungswandungsstege 91, 92 an den Vorsprüngen 93 fest zulöten, und der den äußeren Seitenwandungssteg bildender Bereich 79 wird an den inneren Seitenwandungsstegen 68, 69 und an dem die untere Wandung bildender Bereich 77 fest gelötet, wodurch ein Wärmetauscherohr 90 hergestellt wird. Das Rohr 90 wird gleichzeitig mit der Herstellung des Gaskühlers 1 oder des Verdampfers 30 produziert.
In die industrielle Anwendbarkeit
Der Wärmetauscher-Sammelbehälter der Erfindung und der Wärmetauscher, welcher den Sammelbehälter aufweist, sind beispielsweise für Gaskühler oder Verdampfer zur Verwendung in überkritischen Kältekreisläufen verwendbar, wo CO₂ (Kohlendioxid) oder ein anderes überkritisches Kältemittel verwendet wird.
Zusammenfassung:
Ein Wärmetauscher-Sammelbehälter mit einer Sammelbehälter-Bildungsplatte, einer Rohrverbindungsplatte und einer Zwischenplatte, welche zwischen den beiden Platten angeordnet ist, wobei die Sammelbehälter-Bildungsplatte, die Rohrverbindungsplatte und die Zwischenplatte in übereinander liegenden Schichten angeordnet und miteinander verlötet sind, die Sammelbehälter-Bildungsplatte mit einem nach außen gebeulten Bereich versehen ist, der sich in ihrer Längsrichtung erstreckt und eine Öffnung besitzt, welche mit der Zwischenplatte verschlossen ist, die Rohrverbindungsplatte an einem Bereich von ihr, welcher dem nach außen gebeulten Bereich entspricht, mit einer Mehrzahl von Rohreinsetzöffnungen versehen ist, welche mit einem Abstand angeordnet sind und sich durch ihre Dicke erstrecken, die Zwischenplatte Verbindungsöffnungen aufweist, welche sich durch ihre Dicke erstrecken, um zu bewirken, dass die entsprechenden Rohreinsetzöffnungen der Rohrverbindungsplatte mit dem Innenraum des nach außen gebeulten Bereiches der Sammelbehälter-Bildungsplatte durch sie in Verbindung stehen.

Claims

Ein Wärmetauscher-Sammelbehälter mit einer Sammelbehälter-Bildungsplatte, einer Rohrverbindungsplatte und einer Zwischenplatte, welche zwischen den beiden Platten angeordnet ist, wobei die Sammelbehälter-Bildungsplatte, die Rohrverbindungsplatte und die Zwischenplatte in übereinander liegenden Schichten angeordnet und miteinander verlötet sind, die Sammelbehälter-Bildungsplatte mit einem nach außen gebeulten Bereich versehen ist, der sich in ihrer Längsrichtung erstreckt und eine Öffnung besitzt, welche mit der Zwischenplatte verschlossen ist, die Rohrverbindungsplatte an einem Bereich von ihr, welcher dem nach außen gebeulten Bereich entspricht, mit einer Mehrzahl von Rohreinsetzöffnungen versehen ist, welche mit einem Abstand angeordnet sind und sich durch ihre Dicke erstrecken, die Zwischenplatte Verbindungsöffnungen aufweist, welche sich durch ihre Dicke erstrecken, um zu bewirken, dass die entsprechenden Rohreinsetzöffnungen der Rohrverbindungsplatte mit dem Innenraum des nach außen gebeulten Bereiches der Sammelbehälter-Bildungsplatte durch sie in Verbindung stehen.
Ein Wärmetauscher-Sammelbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelbehälter-Bildungsplatte, die Rohrverbindungsplatte und die Zwischenplatte jeweils aus einer Metallplatte durch einen Pressprozess hergestellt sind.
Ein Wärmetauscher-Sammelbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrverbindungsplatte integral an jeder ihrer gegenüber liegenden Seitenkanten mit einer Abdeckungswandung versehen ist, welche eine Grenze zwischen der Sammelbehälter-Bildungsplatte und der Zwischenplatte über deren gesamte Länge abdeckt, und die Abdeckungswandung an entsprechenden Seitenflächen der Sammelbehälter-Bildungsplatte und der Zwischenplatte fest gelötet ist.
Ein Wärmetauscher-Sammelbehälter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckungsplatte integral an einem äußeren Ende von ihr mit einem Eingriffsbereich versehen ist, welcher mit einer äußeren Oberfläche der Sammelbehälter-Bildungsplatte in Eingriff steht und an der Sammelbehälter-Bildungsplatte fest gelötet ist.
Ein Wärmetauscher-Sammelbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelbehälter-Bildungsplatte einen nach außen gebeulten Bereich hat und alle Verbindungsöffnungen der Zwischenplatte durch Verbindungsbereiche, welche in der Zwischenplatte ausgebildet sind, in Verbindung gehalten werden.
Ein Wärmetauscher-Sammelbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelbehhälter-Bildungsplatte eine Mehrzahl von nach außen gebeulten Bereichen aufweist, die in ihrer Längsrichtung zueinander ausgerichtet und voneinander beabstandet sind, und dass alle Verbindungsöffnungen der Zwischenplatte, die mit den nach außen gebeulten Bereichen in Verbindung stehen, durch Verbindungsbereiche, welche in der Zwischenplatte ausgebildet sind, in Verbindung gehalten werden.
Ein Wärmetauscher-Sammelbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelbehälter-Bildungsplatte eine Mehrzahl von nach außen gebeulten Bereichen aufweist, die in ihrer Breitenrichtung angeordnet und beabstandet voneinander sind, und dass alle Verbindungsöffnungen der Zwischenplatte, die mit den nach außen gebeulten Bereichen in Verbindung stehen, durch Verbindungsbereiche, die in der Zwischenplatte ausgebildet sind, in Verbindung gehalten werden.
Ein Wärmetauscher-Sammelbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelbehälter-Bildungsplatte eine Mehrzahl von nach außen gebeulten Bereichen aufweist, die in der Längsrichtung und der Breitenrichtung von ihr angeordnet und voneinander beabstandet sind, und dass die Verbindungsöff nungen von der Zwischenplatte, welche mit wenigstens einer Gruppe von nach außen gebeulten Bereichen, die in der Breitenrichtung angeordnet sind, in Verbindung stehen, durch erste Verbindungsbereiche, die in der Zwischenplatte ausgebildet sind, in Verbindung gehalten werden, um zu bewirken, dass die nach außen gebeulten Bereiche der Gruppe miteinander in Verbindung stehen, und dass alle Verbindungsöffnungen der Zwischenplatte, welche mit den andern nach außen gebeulten Bereichen in Verbindung stehen, durch zweite Verbindungsöffnungen, welche in der Zwischenplatte ausgebildet sind, in Verbindung stehen.
Ein Wärmetauscher mit einem Paar von Sammelbehältern, die beabstandet voneinander angeordnet sind, und einer Mehrzahl von Wärmetauscherrohren, die parallel zwischen dem Paar von Sammelbehältern angeordnet sind und an ihren gegenüber liegenden Enden mit den Sammelbehältern verbunden sind, wobei jeder der Wärmetauscher-Sammelbehälter eine Sammelbehälter-Bildungsplatte, eine Rohrverbindungsplatte und eine Zwischenplatte, welche zwischen den Platten angeordnet ist, aufweist, die Sammelbehälter-Bildungsplatte, die Rohrverbindungsplatte und die Zwischenplatte in übereinander liegenden Schichten angeordnet und aneinander gelötet sind, wobei die Sammelbehälter-Bildungsplatte mit einem nach außen gebeulten Bereich versehen ist, der sich in ihrer Längsrichtung erstreckt, und eine Öffnung besitzt, die mit der Zwischenplatte verschlossen ist, die Rohrverbindungsplatte an einem Bereich von ihr, welcher dem nach außen gebeulten Bereich entspricht, mit einer Mehrzahl von Rohreinsetzöffnungen versehen ist, die in der Längsrichtung der Rohrverbindungsplatte beabstandet angeordnet sind und sich durch ihre Dicke erstrecken, die Zwischenplatte Verbindungsöffnungen besitzt, die sich durch ihre Dicke erstrecken, um zu bewirken, dass die entsprechenden Rohreinsetzöffnungen der Rohrverbindungsplatte mit dem Innenraum des nach außen gebeulten Bereiches der Sammelbehälter-Bildungsplatte durch sie in Verbindung stehen, und die Wärmetauscherohre mit ihren gegenüber liegenden Enden in die entsprechenden Rohreinsetzöffnungen des Paares von Sammelbehältern eingesetzt und an den entsprechenden Sammelbehältern fest gelötet sind.
Ein Wärmetauscher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelbehälter-Bildungsplatte, die Rohrverbindungsplatte und Zwischenplatte jeweils aus einer Metallplatte durch einen Pressprozess hergestellt sind.
Ein Wärmetauscher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrverbindungsplatte integral an ihren gegenüber liegenden Seitenkanten mit einer Abdeckungswandung versehen ist, welche eine Grenze zwischen der Sammelbehälter-Bildungsplatte und der Zwischenplatte über ihre Gesamtlänge abdeckt, und dass die Abdeckungswandung an entsprechenden Seitenflächen der Sammelbehälter-Bildungsplatte und der Zwischenplatte fest gelötet ist.
Ein Wärmetauscher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckungsplatte integral an einem äußeren Ende von ihr mit einem Eingriffsbereich versehen ist, der mit einer äußeren Oberfläche der Sammelbehälter-Bildungsplatte in Eingriff steht und an der Sammelbehälter-Bildungsplatte fest gelötet ist.
Ein Wärmetauscher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelbehälter-Bildungsplatte des ersten Sammelbehälters von einem Paar Sammelbehältern eine Mehrzahl von nach außen gebeulten Bereichen besitzt, die in ihrer Längsrichtung angeordnet und voneinander beabstandet sind, und dass die Sammelbehälter-Bildungsplatte des zweiten Sammelbehälters von dem Paar von Sammelbehältern nach außen gebeulte Bereiche besitzt, die in der Anzahl um eins kleiner als die Anzahl von nach außen gebeulten Bereichen des ersten Sammelbehälters sind, so dass sie zwei benachbarten nach außen gebeulten Bereichen des ersten Sammelbehälters gegenüber liegt, dass alle Verbindungsöffnungen der Zwischenplatte des ersten Sammelbehälters, die mit jedem nach außen gebeulten Bereiches des ersten Sammelbehälters in Verbindung stehen, durch Verbindungsbereiche, welche in der Zwischenplatte ausgebildet sind, in Verbindung gehalten werden, dass alle Verbindungsöffnungen der Zwischenplatte des zweiten Sammelbehälters, welche in Verbindung mit jedem nach außen gebeulten Bereiche des zweiten Sammelbehälters stehen, durch Verbindungsbereiche, die in der Zwischenplatte ausgebildet sind, in Verbindung gehalten werden, und dass der erste Sammelbehälter einen Kältemitteleinlass hat, welcher mit dem nach außen gebeulten Bereich an einem Ende von diesem in Verbindung steht, und einem Kältemittelauslass besitzt, der mit dem nach außen gebeulten Bereich einem anderen Ende von ihm in Verbindung steht.
Ein Wärmetauscher nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sammelbehälter zwei nach außen gebeulte Bereiche besitzt und der zweite Sammelbehälter einen nach außen gebeulten Bereich besitzt.
Ein Wärmetauscher nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass unter der Annahme, dass die Sammelbehälter-Bildungsplatte von jedem Sammelbehälter eine Wanddicke T besitzt und der nach außen gebeulte Bereich von jedem Sammelbehälter eine Beulenhöhe H besitzt, H/T in dem Bereich von 0,5 bis 1,5 liegt.
Ein Wärmetauscher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelbehälter-Bildungsplatte des ersten Sammelbehälters von dem Paar von Sammelbehältern vier nach außen gebeulte Bereiche besitzt, die in der Breitenrichtung mit einem Abstand und in einer Längsrichtung davon mit einem Abstand angeordnet sind, und die Sammelbehälter-Bildungsplatte des zweiten Sammelbehälters von dem Paar von Sammelbehältern zwei nach außen gebeulte Bereiche besitzt, die Seite an Seite in der Breitenrichtung beabstandet voneinander angeordnet und den entsprechenden in Längsrichtung benachbarten Paaren von nach außen gebeulten Bereichen des ersten Sammelbehälters gegenüber liegen, dass die Rohrverbindungsplatte von jedem der Sammelbehälter mit einer Mehrzahl von Rohreinsetzöffnungen an jedem ihrer in Breitenrichtung gegenüber liegenden Seitenbereiche von ihr versehen ist, wobei die Zwischenplatte von jedem Sammelbehälter mit einer Mehrzahl von Verbindungsöffnungen an jedem ihrer in der Breitenrichtung gegenüber liegenden Seitenbereiche von ihr versehen ist, dass die Verbindungsöffnungen der Zwischenplatte des ersten Sammelbehälters, welche mit einem gebeulten Bereich des Paares der in der Breitenrichtung des ersten Sammelbehälters angeordneten, nach außen gebeulten Bereiche in Verbindung stehen, und die Verbindungsöffnungen der Zwischenplatte, welche mit dem anderen nach außen gebeulten Bereich des Paares in Verbindung stehen, durch erste Verbindungsöffnungen, welche in der Zwischenplatte ausgebildet sind, in Verbindung gehalten werden, um zu bewirken, dass das Paar von nach außen gebeulten Bereichen miteinander kommuniziert, wobei alle Verbindungsöffnungen der Zwischenplatte, welche mit dem anderen Paar von nach außen gebeulten Bereichen in Verbindung stehen, durch zweite Verbindungsbereiche, welche in der Zwischenplatte ausgebildet sind, in Verbindung gehalten werden, dass die Verbindungsöffnungen der Zwischenplatte des zweiten Sammelbehälters, welche mit jedem der nach außen gebeulten Bereiche des zweiten Sammelbehälters in Verbindung stehen, durch Verbindungsbereiche, welche in der Zwischenplatte ausgebildet sind, in Verbindung gehalten werden, und dass der erste Sammelbehälter mit einem Kältemitteleinlass, welcher mit einem nach außen gebeulten Bereich des anderen Paares in Verbindung steht, und einem Kältemittelauslass, welcher mit dem anderen nach außen gebeulten Bereich des Paares in Verbindung steht, versehen ist.
Ein Wärmetauscher nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass unter der Annahme, dass die Sammelbehälter-Bildungsplatte von jedem der Sammelbehälter eine Wanddicke T und die nach außen gebeulten Bereiche von jedem Sammelbehälter eine Beulenhöhe H aufweisen, H/T in dem Bereich von 1,0 bis 2,0 liegt.
In einem Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lötblech, welches eine Lötmaterialschicht über wenigstens einer Oberfläche von sich aufweist, einem Pressprozess unterworfen wird, um eine Sammelbehälter-Bildungsplatte mit einem nach außen gebeulten Bereich, deren Innenfläche der Lötmaterialschicht bedeckt ist, herzustellen, eine Rohrverbindungsplatte hergestellt wird, die eine Mehrzahl von Rohreinsetzöffnungen besitzt, welche in ihrer Längsrichtung mit einem Abstand angeordnet sind, eine Abdeckplatte, die integral an jeder ihrer gegenüber liegenden Seitenkanten vorgesehen ist und sich über ihre gesamte Länge erstreckt, und einen Eingriffsbereich bildenden Ansatz, der integral mit einem äußeren Ende der Abdeckungswandung ausgebildet ist, hergestellt wird, indem ein Lötblech, welches über seinen gegenüber liegenden Oberflächen eine Lötmaterialschicht aufweist, einem Pressvorgang unterworfen wird, eine Zwischenplatte, welche eine Mehrzahl von Verbindungsöffnungen, die in ihrer Längsrichtung mit einem Abstand angeordnet sind, aufweist, hergestellt wird, indem ein blankes Metallmaterial einem Pressvorgang unterworfen wird, zwei geheftete Anordnungen hergestellt werden, indem jeweils die drei Platten in gegenüber liegenden Schichten mit der Zwischenplatte in der Mitte posi tioniert angeordnet werden, der den Eingriffsbereich bildende Absatz gebogen wird, um einen Eingriffsbereich zu bilden und zu bewirken, dass der Eingriffsbereich mit der Sammelbehälter-Bildungsplatte in Eingriff kommt, um die drei Platten zusammen zu heften, eine Mehrzahl von Wärmetauscherrohren und Rippen vorbereitet werden, die beiden gehefteten Anordnungen beabstandet zueinander mit den Rohrverbindungsplatten einander gegenüber liegend angeordnet werden, im Wechsel die Wärmetauscherrohre und die Rippen angeordnet werden, gegenüber liegende Enden der Wärmetauscherrohre in entsprechende Rohreinsetzöffnungen der Rohrverbindungsplatten der beiden gehefteten Anordnungen plaziert werden und die drei Platten von jeder der gehefteten Anordnungen aneinander gelötet werden, um Sammelbehälter zu bilden, die Abdeckungswandung von jeder gehefteten Anordnung an den entsprechenden Seitenflächen von ihrer Sammelbehälter-Bildungsplatte und der Zwischenplatte und deren Eingriffsbereich an der Sammelbehälter-Bildungsplatte gelötet wird, und die Wärmetauscherrohre an den Sammelbehältern und jede der Rippen an die benachbarten Wärmetauscherrohren gleichzeitig gelötet werden.
Ein überkritischer Kältekreislauf mit einem Kompressor, einem Gaskühler, einem Verdampfer, einer Druckverringerungsvorrichtung und einem Zwischenwärmetauscher, um ein Kältemittel, welches aus dem Gaskühler strömt, und ein Kältemittel, welches aus dem Verdampfer strömt, einem Wärmetausch zu unterwerfen, und worin ein überkritisches Kältemittel verwendet wird, wobei der Gaskühler einen Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 13 bis 15 aufweist.
Ein überkritischer Kältekreislauf mit einem Kompressor, einem Gaskühler, einem Verdampfer, einer Druckverringerungsvorrichtung und einem Zwischenwärmetauscher, um ein Kältemittel, welches aus dem Gaskühler strömt, und ein Kältemittel, welches aus dem Verdampfer strömt, einem Wärmetausch zu unterwerfen, worin ein überkritisches Kältemittel verwendet wird, wobei der Verdampfer einen Wärmetauscher nach Anspruch 16 oder 17 aufweist.
Ein Fahrzeug, in welchem ein überkritischer Kältekreislauf nach Anspruch 19 als eine Fahrzeugklimaanlage installiert ist.
Ein Fahrzeug, in welchem ein überkritischer Kältekreislauf nach Anspruch 20 als eine Fahrzeugklimaanlage installiert ist.