DE112005001306T5

DE112005001306T5 - Wärmetauscher

Info

Publication number: DE112005001306T5
Application number: DE112005001306T
Authority: DE
Inventors: Shigeharu Oyama Ichiyanagi
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 2004-06-14
Filing date: 2005-06-14
Publication date: 2007-07-19
Also published as: US20070204983A1; WO2005121683A1

Abstract

Ein Wärmetauscher mit einem Paar von Sammelbehältertanks, welche beabstandet zueinander angeordnet sind, und einer Mehrzahl von Wärmetauscherrohren, welche parallel zueinander zwischen den Sammelbehältertanks angeordnet sind und welche jeweils gegenüber liegende Endbereiche aufweisen, die mit den jeweiligen Sammelbehältertanks verbunden sind, wobei die zwei Sammelbehältertanks jeweils ein hohles Tankbildungselement und ein Trennelement, welches innerhalb des Tankelementes angeordnet und mit diesem verbunden und dafür ausgelegt ist, das Innere des Tankbildungselements in eine Mehrzahl von Kältemittelkanälen zu teilen, die sich in der Längsrichtung des Tankbildungselements erstrecken und in der Vorne-Hinten-Richtung angeordnet sind, aufweisen.

Description

VERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung ist eine Anmeldung, welche unter 35 U.S.C. § 111(a) eingereicht wurde und die gemäß 35 U.S.C. § 119(e)(1) den Vorteil der Einreichungsdaten der vorläufigen Anmeldungen Nrn. 60/580,145 und 60/662,360, welche jeweils am 17. Juni 2004 und 17. März 2005 gemäß 35 U.S.C. § 111(b) eingereicht wurden, beansprucht.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher und genauer einen Wärmetauscher, der vorzugsweise als ein Gaskühler oder als ein Verdampfer eines überkritischen Kältekreislaufes, in welchem ein CO₂ (Kohlendioxid) Kältemittel oder ein ähnliches überkritisches Kältemittel verwendet wird, einsetzbar ist.
Hier und in den angefügten Ansprüchen werden die stromabwärtige Seite der Strömung (dargestellt durch einen Pfeil X in den 1 und 13) der Luft in einem Wärmetauscher als die „Vorderseite" und die gegenüber liegende Seite als die „Rückseite" bezeichnet, und der Begriff „Aluminium" umfasst zusätzlich zu reinem Aluminium Aluminiumlegierungen.
STAND DER TECHNIK
Ein bekannter konventioneller Wärmetauscher zur Verwendung in einem überkritischen Kältekreislauf beinhaltet ein Paar von Sammelbehältertanks, welche beabstandet zueinander angeordnet sind, Wärmetauscherrohre, welche parallel zueinander in Intervallen zwischen den zwei Sammelbehältertanks angeordnet sind und die gegenüber liegende Enden aufweisen, welche mit den jeweiligen Sammelbehältertanks verbunden sind, und Rippen, welche in den jeweiligen Luftdurchlassspalten zwischen benachbarten Wärmetauscherrohren angeordnet sind (die offengelegte japanische Patentanmeldung (kokai) Nr. 2001-133189, 6 und 7). Jeder der Sammelbehältertanks beinhaltet ein zylindrisches Tankbildungselement, welches aus einem Extrudat gebildet ist, und eine Rohrverbindungsplatte, welche einen wenig gebogenen Querschnitt aufweist. Das Tankbildungselement weist einen gebogenen Segmentbereich auf, in dem eine Mehrzahl von Rohreinsetzöffnungen ausgebildet und beabstandet voneinander in dessen Längsrichtung angeordnet sind. Die Rohrverbindungsplatte weist eine Mehrzahl von Rohreinsetzöffnungen auf, welche darin ausgebildet und beabstandet voneinander in dessen Längsrichtung angeordnet sind, und sie ist mit dem Tankbildungselement verbunden, wobei sie an dem gebogenen Segmentbereich des Tankbildungselementes angebracht ist.
Um die Druckwiderstandsfähigkeit zu erhöhen, beinhaltet jeder der Sammelbehältertanks des Wärmetauschers, welcher in der oben genannten Publikation beschrieben ist, das zylindrische Tankbildungselement, welches einen Kältemittelkanal mit kreisförmigem Querschnitt aufweist. Allerdings versagen die Sammelbehältertanks dabei, ein geeignetes Querschnittsprofil in Übereinstimmung mit z.B. einem Installationsraum für den Wärmetauscher anzunehmen.
Um bei verschiedenen Anwendungen geeignete Querschnittsformen und -flächen des Kältemittelkanals des Sammelbehältertanks bereit zu stellen, um die Wärmetauscherleistung des Wärmetauschers, welcher in der oben gennnten Publikation beschrieben ist, zu erhöhen, müssen verschiedene Typen von Tankbildungselementen, die verschiedene Innendurchmesser aufweisen, zuvor durch Extrudieren hergestellt werden, was zu einer Erhöhung der Kosten führt.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben genannten Probleme zu überwinden und einen Wärmetauscher bereit zu stellen, der es erlaubt, das Querschnittsprofil eines seiner Sammelbehältertanks in geeigneter Weise in Übereinstimmung mit einem Installationsraum für diesen auszuwählen, und der in einfacher weise einen Wechsel in der Querschnittsform und -fläche eines Kältemittelkanals des Sammelbehältertanks ermöglicht.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Um die oben genannte Aufgabe zu lösen, umfasst die vorliegende Erfindung die folgenden Modi.

1) Ein Wärmetauscher mit einem Paar von Sammelbehältertanks, welche beabstandet zueinander angeordnet sind, und einer Mehrzahl von Wärmetauscherrohren, welche parallel zueinander zwischen den Sammelbehältertanks angeordnet sind und welche jeweils gegenüber liegende Endbereiche aufweisen, die mit den jeweiligen Sammelbehältertanks verbunden sind, wobei die zwei Sammelbehältertanks jeweils ein hohles Tankbildungselement und ein Trennelement, welches innerhalb des Tankelementes angeordnet und mit diesem verbunden und dafür ausgelegt ist, das Innere des Tankbildungselements in eine Mehrzahl von Kältemittelkanälen zu teilen, die sich in der Längsrichtung des Tankbildungselements erstrecken und in der Vorne-Hinten-Richtung angeordnet sind, aufweisen.
2) Ein Wärmetauscher gemäß Abschnitt 1), worin eine Mehrzahl von Rohreinsetzöffnungen in den Tankbildungselementen ausgebildet sind; eine Mehrzahl von Rohrendeneinsetzausschnitten, zur teilweisen Aufnahme von korrespondierenden Endbereichen der Wärmetauscherrohre, in den Trennelementen derart ausgebildet sind, dass sie in Linie mit den korrespondierenden Rohreinsetzöffnungen liegen; und die Wärmetauscherrohre mit den zwei Sammelbehältertanks derart verbunden sind, dass deren Endbereiche durch die korrespondierenden Rohreinsetzöffnungen der Tankbildungselemente eingesetzt und in die korrespondierenden Rohrendeneinsetzausschnitte der Trennelemente eingepasst sind.
3) Ein Wärmetauscher gemäß Abschnitt 1), welcher weiterhin Rohrverbindungsplatten aufweist, die mit den korrespondierenden äußeren Oberflächen der Tankbildungselemente verbunden sind, wobei eine Mehrzahl von Rohreinsetzöffnungen in den Rohrverbindungsplatten derart ausgebildet sind, dass sie in Linie mit den korrespondierenden Rohreinsetzöffnungen des Kanalbildungselementes liegen, und wobei die Wärmetauscherrohre mit den zwei Sammelbehältern derart verbunden sind, dass deren Endbereiche durch die Rohreinsetzöffnungen der Rohrverbindungsplatten eingesetzt sind.
4) Ein Wärmetauscher gemäß Abschnitt 1), worin die Trennelemente die Form von verlängerten Platten annehmen und derart angeordnet sind, dass deren Breitenrichtung mit der Höhenrichtung der hohlen Bereiche der Tankbildungselemente zusammenfällt.
5) Ein Wärmetauscher gemäß Abschnitt 1), worin die Trennelemente einen Querschnitt haben, der dem Buchstaben U ähnelt, und die Trennelemente derart angeordnet sind, dass die Breitenrichtung eines Paares von gegenüber lie genden Wänden von jedem Trennelement mit der Höhenrichtung der hohlen Bereiche der Tankelemente zusammenfällt, und dass Enden der gegenüber liegenden Wände den Rohreinsetzöffnungen gegenüber liegen.
6) Ein Wärmetauscher gemäß Abschnitt 1), worin die Trennelemente die Form einer gewellten Platte annehmen, welche eine Mehrzahl von flachen Bereichen, die parallel zueinander angeordnet sind, und eine Mehrzahl von Verbindungsbereichen, die jeweils benachbarte flache Bereiche verbinden, aufweisen, wobei die Breitenrichtung der flachen Bereiche mit der Höhenrichtung der hohlen Bereiche der Tankbildungselemente zusammenfällt.
7) Ein Wärmetauscher gemäß Abschnitt 1), worin ein erster Sammelbehältertank der paarweise angeordneten Sammelbehältertanks eine Mehrzahl von Tankbildungselementen aufweist, welche in einer ihrer Längsrichtungen in Linie zueinander angeordnet sind; ein zweiter Sammelbehältertank der paarweise angeordneten Sammelbehältertanks Tankbildungselemente aufweist, deren Anzahl geringer als die Anzahl der Tankbildungselemente des ersten Sammelbehältertanks ist; und er so angeordnet ist, dass er zwei benachbarten Tankbildungselementen des ersten Sammelbehältertanks gegenüber liegt; und ein Kältemittel, welches in ein Tankbildungselement des ersten Sammelbehältertanks eintritt, durch alle Wärmetauscherrohre und die Tankbildungselemente des zweiten Sammelbehältertanks strömt und in ein weiteres Tankbildungselement des ersten Sammelbehältertanks eintritt.
8) Ein Wärmetauscher gemäß Abschnitt 7), worin die Anzahl der Tankbildungselemente des ersten Sammelbehältertanks zwei ist; die zwei Tankbildungselemente miteinander über eine Trennplatte so verbunden sind, dass eine Kommunikation zwischen deren hohlen Bereichen verhindert wird; und die Anzahl der Tankbildungselemente des zweiten Sammelbehältertanks eins ist.
9) Ein Wärmetauscher gemäß Abschnitt 1), worin der erste Sammelbehältertank der paarweise angeordneten Sammelbehältertanks zwei Tankbildungselemente aufweist, die miteinander in dessen Längsrichtung in Linie angeordnet sind; der zweite Sammelbehältertank der paarweise angeordneten Sammelbehältertanks derart angeordnet ist, dass er den zwei Tankbildungselementen des ersten Sammelbehältertanks gegenüber liegt; die Tankbildungselemente der zwei Sammelbehältertanks jeweils eine Mehrzahl von Öffnungsgruppen aufweisen, welche in einer Mehrzahl von Reihen, die voneinander in der Vorne-Hinten-Richtung beabstandet sind, bereit gestellt sind, wobei jede Öffnungsgruppe eine Mehrzahl von Rohreinsetzöffnungen aufweist, welche darin beabstandet voneinander in dessen Längsrichtung ausgebildet sind; ein Trennelement, welches die Form einer gewellten Platte annimmt, die eine Mehrzahl von flachen Bereichen, welche parallel zueinander angeordnet sind, und eine Mehrzahl von Verbindungsbereichen, welche jeweils benachbarte flache Bereiche verbinden, aufweist, innerhalb jedes Tankbildungselementes der zwei Sammelbehältertanks so angeordnet ist, dass die Breitenrichtung der flachen Bereiche mit der Höhenrichtung eines hohlen Bereichs von jedem Tankbildungselement zusammenfällt, und dass zumindest ein flacher Bereich zwischen den Rohreinsetzöffnungen angeordnet ist, die benachbart zueinander in der Vorne-Hinten-Richtung des Tankbildungselementes angeordnet sind; eine Mehrzahl von Rohrendeneinsetzausschnitten für die teilweise Aufnahme korrespondierender Endbereiche der Wärmetauscherrohre in den Trennelementen derart ausgebildet sind, dass sie in Linie mit den korrespondierenden Rohreinsetzöffnungen liegen; die Wärmetauscherrohre sind mit den zwei Sammelbehältertanks derart verbunden, dass deren Endbereiche durch die korrespondierenden Rohreinsetzöffnungen der Tankbildungselemente eingesetzt und in die korrespondierenden Rohrendeneinsetzausschnitte der Trennelemente eingepasst sind; keine Rohrendeneinsetzausschnitte an den flachen Bereichen ausgebildet sind, welche zwischen zueinander in der Vorne-Hinten-Richtung benachbarten Rohreinsetzöffnungen angeordnet sind; und Kältemittelkanalöffnungen in den flachen Bereichen des Trennelementes ausgebildet sind, das innerhalb eines der zwei Tankbildungselemente des ersten Sammelbehältertanks angeordnet ist.
10) Ein überkritischer Kältekreislauf, der einen Kompressor, einen Gaskühler, einen Verdampfer, eine Druckreduzierungseinrichtung und einen Zwischenwärmetauscher, um Wärmeaustausch zwischen einem Kältemittel aus dem Gaskühler und einem Kältemittel aus dem Verdampfer durchzuführen, aufweist, und in dem ein überkritisches Kältemittel verwendet wird, wobei der Gaskühler einen Wärmetauscher gemäß einem der Abschnitte 1) bis 8) aufweist.
11) Ein überkritischer Kältekreislauf, der einen Kompressor, einen Gaskühler, einen Verdampfer, eine Druckreduzierungseinrichtung und einen Zwischenwärmetauscher, um Wärmeaustausch zwischen einem Kältemittel aus dem Gaskühler und einem Kältemittel aus dem Verdampfer durchzuführen, aufweist, und in dem ein überkritisches Kältemittel verwendet wird, wobei der Verdampfer einen Wärmetauscher gemäß einem der Abschnitte 1) bis 6) und 9) aufweist.
12) Ein Fahrzeug, in dem ein überkritischer Kältekreislauf gemäß Abschnitt 10) als eine Fahrzeugklimaanlage installiert ist.
13) Ein Fahrzeug, in dem ein überkritischer Kältekreislauf gemäß Abschnitt 11) als eine Fahrzeugklimaanlage installiert ist.

Bei dem Wärmetauscher gemäß Abschnitt 1) umfasst der Sammelbehältertank das hohle Tankbildungselement und das Trennelement, welches innerhalb des Tankbildungselementes angeordnet und mit diesem verbunden und dafür ausgelegt ist, das Innere des Tankbildungselementes in eine Mehrzahl von Kältemittelkanälen zu teilen, die sich in Längsrichtung des Tankbildungselementes erstrecken und in der Vorne-Hinten-Richtung angeordnet sind, so dass das Trennelement wirkt, um die Druckwiderstandsfähigkeit des Sammelbehältertanks zu erhöhen. Dies erlaubt es dem Sammelbehältertank oder dem Tankbildungselement ein geeignetes Querschnittsprofil in Übereinstimmung mit z.B. einem Installationsraum für einen zugehörigen Wärmetauscher anzunehmen. Außerdem kann durch das Wechseln der Form und der Querschnittsfläche des Trennelements die Querschnittsform und -fläche des Kältemittelkanals in dem Sammelbehältertank einfach verändert werden, um die Wärmetauscherleistung des Wärmetauschers bei verschiedenen Anwendungen zu verbessern. Im Vergleich zu dem Fall, wo verschiedene Typen von Tankbildungselementen hergestellt werden, welche verschiedene Querschnittsgrößen haben, sind die Kosten niedriger.
Bei dem Wärmetauscher gemäß Abschnitt 2) ist eine Mehrzahl von Rohreinsetzöffnungen in dem Tankbildungselement ausgebildet, und eine Mehrzahl von Rohrendeneinsetzausschnitten, zur teilweisen Aufnahme von korrespondierenden Endbereichen der Wärmetauscherrohre, sind in den Trennelementen derart ausgebildet, dass sie mit den korrespondierenden Rohreinsetzöffnungen in Linie liegen. Demzufolge können beim Zusammenbau des Wärmetauschers die Wärmetauscherrohre mit dem Sammelbehältertank in einer relativ einfachen Weise unter Verwendung der Rohreinsetzöffnungen des Tankbildungselementes verbunden werden. Weiterhin können alle Endbereiche der Wärmetauscherrohre leicht eine vorgegebene Länge des Vorragens in den Sammelbehältertank oder das Tankbildungselement annehmen, da die Endbereiche der Wärmetauscherrohre in die korrespondierenden Rohrendeneinsetzausschnitte des Trennelements eingepasst sind. Dafür kann die Länge des Vorragens auf einen geeigneten Wert festgelegt werden, um die Leistung des Wärmetauschers zu erhöhen.
Der Wärmetauscher gemäß Abschnitt 3) umfasst weiterhin eine Rohrverbindungsplatte, welche mit der äußeren Oberfläche des Tankbildungselementes verbunden ist, und eine Mehrzahl von Rohreinsetzöffnungen sind in der Rohrverbindungsplatte derart ausgebildet, dass sie in Linie mit den korrespondierenden Rohreinsetzöffnungen des Tankbildungselementes liegen. Demzufolge können beim Zusammenbau des Wärmetauschers unter Verwendung des Sammelbehältertanks die Wärmetauscherrohre in einer relativ einfachen Weise mit dem Sammelbehältertank unter Verwendung der Rohreinsetzöffnungen des Tankbildungselementes und der Rohrverbindungsplatte verbunden werden.
Bei dem Wärmetauscher gemäß den Abschnitten 7) und 8) kann der Strom des Kältemittels in geeigneter Weise eingestellt werden, um die Wärmetauscherleistung zu verbessern. Beispielsweise zeigt der Gaskühler eine verbesserte Wärmetauscherleistung, wenn der Wärmetauscher als ein Gaskühler eines überkritischen Kältekreislaufes verwendet wird.
Bei dem Wärmetauscher gemäß Abschnitt 9) kann der Strom des Kältemittels in geeigneter Weise eingestellt werden, um die Wärmetauscherleistung zu verbessern. Beispielsweise zeigt der Wärmetauscher eine verbesserte Wärmetauscherleistung, wenn der Wärmetauscher als ein Verdampfer eines überkritischen Kältekreislaufs verwendet wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht, welche die Gesamtkonstruktion eines Gaskühlers, in dem der Wärmetauscher gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, zeigt;
2 ist eine fragmentarische Ansicht im vertikalen Schnitt, die den Gaskühler der 1 zeigt, wenn er von vorne nach hinten gesehen wird;
3 ist eine perspektivische Ansicht, die einen ersten Sammelbehältertank des Gaskühlers der 1 zeigt;
4 ist eine perspektivische Explosionsansicht des ersten Sammelbehältertanks des Gaskühlers der 1;
5 ist eine vergrößerte Ansicht im Schnitt entlang der Linie A-A der 2;
6 ist eine vergrößerte Ansicht im Schnitt entlang der Linie B-B der 2;
7 ist eine perspektivische Explosionsansicht des zweiten Sammelbehältertanks des Gaskühlers der 1;
8 ist eine vergrößerte Ansicht im Schnitt entlang der Linie C-C der 2;
9 ist ein Diagramm, das den Strom eines Kältemittels durch den Gaskühler der 1 zeigt;
10 ist eine fragmentarische perspektivische Ansicht, welche eine erste modifizierte Ausführungsform des Trennelements zeigt, das innerhalb eines Tankbildungselements des Gaskühlers der 1 angeordnet ist;
11 ist eine fragmentarische perspektivische Ansicht, welche eine zweite modifizierte Ausführungsform des Trennelements zeigt, das innerhalb eines Tankbildungselementes des Gaskühlers der 1 angeordnet ist;
12 ist eine fragmentarische perspektivische Ansicht, welche eine dritte modifzierte Ausführungsform des Trennelements zeigt, das innerhalb eines Tankbildungselementes des Gaskühlers der 1 angeordnet ist;
13 ist eine perspektivische Ansicht, welche die Gesamtkonstruktion eines Verdampfers zeigt, bei dem der Wärmetauscher gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
14 ist eine fragmentarische Ansicht im vertikalen Schnitt, die den Verdampfer der 13 zeigt, wie er von vorne nach hinten gesehen wird;
15 ist eine vergrößerte Ansicht im Schnitt entlang der Linie D-D der 14;
16 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die einen ersten Sammelbehältertank des Verdampfers der 13 zeigt;
17 ist eine vergrößerte Ansicht im Schnitt entlang der Linie E-E der 14;
18 ist eine vergrößerte Ansicht im Schnitt entlang der Linie F-F der 14;
19 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die einen zweiten Sammelbehältertank des Verdampfers der 13 zeigt;
20 ist ein Diagramm, das den Strom eines Kältemittels durch den Verdampfer der 13 zeigt;
21 ist eine Querschnittsansicht, die eine erste modifizierte Ausführungsform des Wärmetauscherrohrs zeigt;
22 ist eine vergrößerte fragmentarische Ansicht der 21;
23 ist eine Serie von Ansichten, welche ein Verfahren zur Herstellung des in der 21 gezeigten Wärmetauscherrohrs zeigt;
24 ist eine Querschnittsansicht, die eine zweite modifizierte Ausführungsform des Wärmetauscherrohrs zeigt;
25 ist eine Querschnittsansicht, die eine dritte modifizierte Ausführungsform des Wärmetauscherrohrs zeigt;
26 ist eine vergrößerte fragmentarische Ansicht der 25; und
27 ist eine Serie von Ansichten, die ein Verfahren zur Herstellung des in der 25 gezeigten Wärmetauscherrohrs zeigt.
BESTE ART DER AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Ausführungsformen der Erfindung werden unten mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
In der folgenden Beschreibung werden die unteren, die oberen, die linken und die rechten Seiten der 1, 2, 13 und 14 jeweils als „oben", „unten", „links" und „rechts" bezeichnet.
Ausführungsform 1
Diese Ausführungsform ist in den 1 bis 9 gezeigt, und ausgeführt, indem ein Wärmetauscher gemäß der vorliegenden Erfindung als ein Gaskühler in einem überkritischen Kältekreislauf verwendet wird.
Mit Bezug auf die 1 und 2 beinhaltet ein Gaskühler 1 eines überkritischen Kältekreislaufes, indem ein überkritisches Kältemittel wie z.B. CO₂ verwendet wird, zwei Sammelbehältertanks 2, 3, welche sich vertikal erstrecken und voneinander beabstandet in der Links-Rechts-Richtung angeordnet sind, eine Mehrzahl von flachen Wärmetauscherrohren 4, welche parallel zueinander zwischen den zwei Sammelbehältertanks 2, 3 und beabstandet zueinander in der vertikalen Richtung angeordnet sind, gewellte Rippen 5, welche in jeweiligen Luftdurchlassspalten zwischen benachbarten Wärmetauscherrohren 4 und auf der Außenseite der Wärmetauscherrohre 4 an den oberen und un teren Enden angeordnet und mit den benachbarten Wärmetauscherrohren 4 oder den Wärmetauscherrohren 4 an den oberen und unteren Enden verlötet sind, und Seitenplatten 6 aus blankem Aluminiummaterial, welche außerhalb der jeweiligen gewellten Rippen 5 an dem oberen und unteren Ende angeordnet und mit diesen verlötet sind. Im Falle dieser Ausführungsform werden der Sammelbehältertank 2 auf der rechten Seite als der „erste Sammelbehältertank" und der Sammelbehältertank 3 auf der linken Seite als der „zweite Sammelbehältertank" bezeichnet.
Wie dies in den 3 bis 6 gezeigt ist, beinhaltet der erste Sammelbehältertank 2 zwei hohle Tankbildungselemente 7A, 7B, welche sich vertikal erstrecken und angeordnet sind, eine Rohrverbindungsplatte 8, welche gegenüber liegend zu den zwei Tankbildungselementen 7A, 7B angeordnet und mit den äußeren Oberflächen der inneren Seitenwände mit Bezug auf die Links-Rechts-Richtung verbunden sind, d.h. den linken Seitenwände der zwei Tankbildungselemente 7A, 7B; Trennelemente 9A, 9B, welche innerhalb der Tankbildungselemente 7A, 7B angeordnet und mit diesen verlötet sind; Kappen 11, welche dafür ausgelegt sind, die obere Endöffnung des oberen Tankbildungselementes 7A und die untere Endöffnung des unteren Tankbildungselementes 7B zu verschließen, und eine Trennplatte 12, welche zwischen dem oberen und dem unteren Tankbildungselement 7A, 7B angeordnet und mit diesen verbunden und die dafür ausgelegt ist, die untere Endöffnung des oberen Tankbildungselementes 7A und die obere Endöffnung des unteren Tankbildungselementes 7B zu verschließen.
Die Tankbildungselemente 7A, 7B werden aus einem hohlen Aluminiumextrudat gebildet und weisen eine rechteckige Querschnittsform auf, die in der Vorne-Hinten-Richtung verlängert ist. Eine Mehrzahl von Rohreinsetzöffnungen 13, welche in der Vorne-Hinten-Richtung verlängert sind, sind durch die inneren Seitenwände mit Bezug auf die Links-Rechts-Richtung ausgebildet, d.h. durch die linken Seitenwände der Tankbildungselemente 7A, 7B, und sind vertikal voneinander getrennt angeordnet. Ein Kältemitteleinlass 14 ist in der äußeren Seitenwand mit Bezug auf die Links-Rechts-Richtung ausgebildet, d.h. in der rechten Seitenwand des oberen Tankbildungselementes 7A. Ein Kältemitteleinlasselement 15 aus Aluminium, welches einen Kältemitteleinströmkanal 16 in Kommunikation mit dem Kältemitteleinlass 14 aufweist, ist in der vorliegenden Ausführungsform mit der äußeren Oberfläche der rechten Seitenwand des oberen Tankbildungselementes 7A durch Verlöten verbunden. Ein Kältemittelauslass 17 ist in der rechten Seitenwand des unteren Tankbildungselementes 7B ausgebildet. Ein Kältemittelauslasselement 18 aus Aluminium, welches einen Kältemittelausströmkanal 19 in Kommunikation mit dem Kältemittelauslass 17 aufweist, ist in der vorliegenden Ausführungsform mit der äußeren Oberfläche der rechten Seitenwand des unteren Tankbildungselementes 7B durch Verlöten verbunden. Die Tankbildungselementes 7A, 7B werden durch Pressen aus einem hohlen Aluminiumex trudat so ausgebildet, dass die Rohreinsetzöffnungen 13 und der Kältemitteleinlass 14 oder der Kältemittelauslass 17 ausgebildet werden. Ein oberer Endbereich des oberen Tankbildungselementes 7A und ein unterer Endbereich des unteren Tankbildungselementes 7B ragen nach außen über die Rohrverbindungsplatte 8 hinaus.
Die Rohrverbindungsplatte 8 ist aus einem Aluminiumlötblech, welches eine Lötmaterialschicht auf gegenüber liegenden Oberflächen aufweist, hergestellt und mit den zwei Tankbildungselementen 7A, 7B unter Verwendung der Lötmaterialschicht einer ihrer Seiten verlötet. Eine Mehrzahl von Rohreinsetzöffnungen 21, welche in der Vorne-Hinten-Richtung verlängert sind, sind durch die Rohrverbindungsplatte 8 derart ausgebildet, dass sie in Linie mit den korrespondierenden Rohreinsetzöffnungen 13 der zwei Tankbildungselemente 7A, 7B liegen und vertikal beabstandet zueinander sind. Die Rohrverbindungsplatte 8 weist eine vorragende Wand 8a auf, welche an jeder vorderen und hinteren Seitenkante ausgebildet ist und nach außen mit Bezug auf die Links-Rechts-Richtung vorragt. Unter Verwendung der Lötmaterialschicht der Rohrverbindungsplatte 8 werden die zwei vorragenden Wände 8a mit den äußeren Oberflächen der vorderen und hinteren Seitenwände der zwei Tankbildungselemente 7A, 7B verlötet, während sie den zwei Tankbildungselementen 7A, 7B gegenüber liegen. Die Rohrverbindungsplatte 8 wird aus einem Aluminiumlötblech durch Pressen so hergestellt, dass die Rohr einsetzungsöffnungen 21 und die vorragenden Wände 8a ausgebildet werden.
Die Trennelemente 9A, 9B werden aus einem Aluminiumblech, welches eine Lötmaterialschicht auf gegenüber liegenden Oberflächen aufweist, hergestellt und sie nehmen die Form einer verlängerten Platte an. Die Trennelemente 9A, 9B sind jeweils innerhalb der Tankbildungselemente 7A, 7B in den jeweiligen Mitten mit Bezug auf die Vorne-Hinten-Richtung angeordnet, so dass deren Breitenrichtung mit der Links-Rechts-Richtung (der Höhenrichtung der hohlen Bereiche der Tankbildungselemente 7A, 7B) zusammenfällt, und das sie sich entlang der gesamten Längen der Tankbildungselemente 7A, 7B erstrecken. Unter Verwendung der Lötmaterialschichten auf den gegenüber liegenden Oberflächen der Trennelemente 9A, 9B, werden die Trennelemente 9A, 9B mit den inneren Oberflächen der linken und rechten Seitenwände der zwei Tankbildungselemente 7A, 7B verlötet. Die Trennelemente 9A, 9B, welche jeweils innerhalb der Tankbildungselemente 7A, 7B angeordnet sind, definieren teilweise Kältemittelkanäle 22, welche in der Vorne-Hinten-Richtung angeordnet sind und sich in deren Längsrichtung erstrecken. Der Kältemitteleinlass 14 und der Kältemittelauslass 17 der Tankbildungselemente 7A, 7B haben jeweils eine solche Größe, dass sie den vorderen und hinteren Kältemittelkanälen 22 gegenüber liegen. Die Endbereiche der Trennelemente 9A, 9B, welche in Richtung der Rohreinsetzöffnungen 13 der Tankbildungselemente 7A, 7B orientiert sind, d.h. die linken Endbereiche, weisen eine Mehrzahl von Rohrendeneinsetzausschnitten 23 auf, welche darauf derart ausgebildet sind, dass sie vertikal beabstandet voneinander und in Linie mit den korrespondierenden Rohreinsetzöffnungen 13, 21 der Tankbildungselemente 7A, 7B und der Rohrverbindungsplatte 8 sind. Die Trennelemente 9A, 9B werden aus einem Aluminiumblech durch Pressen so hergestellt, dass die Rohrendeneinsetzausschnitte 23 ausgebildet werden.
Eine Kappe 11 wird aus einem Aluminiumlötblech gebildet, das eine Lötmaterialschicht auf zumindest einer seiner Oberflächen aufweist. Eine Vertiefung 24 für die Aufnahme eines Bereiches des Tankbildungselementes 7A oder 7B, der über die Rohrverbindungsplatte 8 hinausragt, wird auf der Seite der Kappe 11, auf welcher die Lötmaterialschicht vorhanden ist, ausgebildet. Unter Verwendung der Lötmaterialschichten der Kappen 11 werden die Kappen 11 mit den korrespondierenden Tankbildungselementen 7A, 7B verlötet, während der vorragende Bereich des oberen Tankbildungselementes 7A und der vorragende Bereich des unteren Tankbildungselementes 7B in die korrespondierenden Vertiefungen 24 der Kappen 11 eingepasst sind. Die Kappe 11 wird durch Pressen aus einem Aluminiumblech so hergestellt, dass die Vertiefung 24 ausgebildet wird.
Die Trennplatte 12 wird aus einem Aluminiumblech hergestellt, das eine Lötmaterialschicht auf gegenüber liegenden Oberflächen aufweist. Unter Verwendung der Lötmaterialschichten auf den gegenüber liegenden Oberflächen wird die Trennplatte 12 mit den unteren Endoberflächen des oberen Tankbildungselementes 7A und dem oberen Trennelement 9A und mit den oberen Endoberflächen des unteren Tankbildungselementes 7B und dem unteren Trennelement 9B verlötet.
Wie dies in den 7 und 8 gezeigt ist, weist der zweite Sammelbehältertank 3 im wesentlichen dieselbe Konstruktion wie der erste Sammelbehältertank 2 auf und ist das Spiegelbild des ersten Sammelbehältertanks 2. Die zwei Sammelbehältertanks 2, 3 sind derart angeordnet, dass die jeweiligen Rohrverbindungsplatten 8 einander gegenüber liegen. Bei der Beschreibung der zwei Sammelbehältertanks 2, 3 sind gleiche Merkmale und Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Der zweite Sammelbehältertank 3 unterscheidet sich von dem ersten Sammelbehältertank 2 dadurch, dass anstelle der zwei Tankbildungselemente 7A, 7B ein Tankbildungselement 7C verwendet wird, welches sich über die gesamte Länge des zweiten Sammelbehältertanks 3 erstreckt; ein Trennelement 9C ist innerhalb des Tankbildungselementes 7C angeordnet und erstreckt sich entlang der gesamten Länge des Tankbildungselementes 7C; weder der Kältemitteleinlass 14 noch der Kältemittelauslass 17 sind in dem Tankbildungselement 7C ausgebildet, keine Trennplatte 12 wird bereit gestellt.
Jedes der Wärmetauscherrohre 4 ist aus einem Aluminiumextrudat gebildet, ist in der Form eines flachen Rohres, welches eine vergrößerte Breite in der Vorne-Hinten- Richtung aufweist und weist in seinem Inneren eine Mehrzahl von Kältemittelkanälen 4a auf, die sich in dessen Längsrichtung erstrecken und parallel zueinander angeordnet sind. Gegenüber liegende Endbereiche der Wärmetauscherrohre 4 sind durch die korrespondierenden Rohreinsetzöffnungen 21 der Rohrverbindungsplatten 8 für die zwei Sammelbehältertanks 2, 3 und durch die Rohreinsetzöffnungen 13 der Tankbildungselemente 7A, 7B, 7C eingesetzt, und zentrale Bereiche mit Bezug auf die Vorne-Hinten-Richtung der gegenüber liegenden Endbereiche der Wärmetauscherrohre 4 sind in die Ausschnitte 23 der Trennelemente 9A, 9B, 9C eingesetzt. In diesem Zustand werden die gegenüber liegenden Endbereiche der Wärmetauscherrohre 4 mit den Rohrverbindungsplatten 8 und den Tankbildungselementen 7A, 7B, 7C unter Verwendung der Lötmaterialschichten der Rohrverbindungsplatten 8 verlötet. Die gegenüber liegenden Endflächen der Wärmetauscherrohre 4 stoßen an die korrespondierenden Böden der Ausschnitte 23 der Trennelemente 9A, 9B, 9C an.
Jede der gewellten Rippen 5 ist in einer Wellenform aus einem Aluminiumlötblech hergestellt, das eine Lötmaterialschicht auf gegenüber liegenden Oberflächen aufweist.
Der Gaskühler 1 wird hergestellt, indem eine Anordnung aller Elemente batchverlötet wird.
Der Gaskühler 1 bildet zusammen mit einem Kompressor, einem Verdampfer, einer Druckreduzierungseinrichtung und einem Zwischenwärmetauscher, um Wärmeaustausch zwischen einem Kältemittel aus dem Gaskühler und einem Kältemittel aus dem Verdampfer durchzuführen, einen überkritischen Kältekreislauf. Der Kältekreislauf ist in einem Fahrzeug, z.B. einem Kraftfahrzeug, als eine Fahrzeugklimaanlage installiert.
Wie dies in der 9 gezeigt ist, strömt bei dem oben beschriebenen Gaskühler 1 CO₂, welches durch einen Kompressor gelangt ist, durch den Kältemitteleinströmkanal 16 des Kältemitteleinlasselementes 15 und tritt in die zwei Kältemittelkanäle 22 des oberen Tankbildungselementes 7A des ersten Sammelbehältertanks 2 durch den Kältemitteleinlass 14 ein. Dann strömt das CO₂ durch die zwei Kältemittelkanäle 22 und strömt in die Kältemittelkanäle 4a von allen Wärmetauscherrohren 4, welche in Kommunikation mit dem oberen Tankbildungselement 7A sind. Das CO₂ in den Kältemittelkanälen 4a strömt nach links durch die Kältemittelkanäle 4a und tritt in das Tankbildungselement 7C des zweiten Sammelbehältertanks 3 ein. Das CO₂ in dem Tankbildungselement 7C strömt durch die zwei Kältemittelkanäle 22 nach unten, strömt in die Kältemittelkanäle 4a von allen Wärmetauscherrohren 4, welche in Kommunikation mit dem unteren Tankbildungselement 7B sind, ändert seine Richtung, strömt nach rechts durch die Kältemittelkanäle 4a und tritt in die zwei Kältemittelkanäle 22 des unteren Tankbildungselementes 7B des ersten Sammelbehältertanks 2 ein. Anschließend strömt das CO₂ durch die zwei Kältemittelkanälen 22 und strömt aus dem Gaskühler 1 über den Kältemittelauslass 17 und den Kältemittelausströmkanal 19 des Kältemittelauslasselementes 18 aus. Während es durch die Kältemittelkanäle 4a der Wärmetauscherrohre 4 strömt, wird das CO₂ Wärmeaustausch mit der Luft unterworfen, welche durch die Luftdurchlassspalte in Richtung des Pfeiles X, der in der 9 gezeigt ist, strömt, wobei sie gekühlt wird.
Die 10 bis 13 zeigen modifizierte Ausführungsformen des Trennelementes, welches innerhalb des Tankbildungselementes des Gaskühlers angeordnet ist.
Bei der in der 10 gezeigten modifizierten Ausführungsform sind eine Mehrzahl von, zwei in der vorliegenden modifizierten Ausführungsform, Trennelementen 9A (9B, 9C) der Ausführungsform 1 innerhalb des Tankbildungselementes 7A (7B, 7C) angeordnet und voneinander in der Vorne-Hinten-Richtung beabstandet. Die Kältemittelkanäle 22, die in der Anzahl eins größer als die Trennelemente 9A (9B, 9C) sind, sind innerhalb des Tankbildungselementes 7A (7B, 7C) ausgebildet. Die 10(a) zeigt das Tankbildungselement 7A (7B) des ersten Sammelbehältertanks 2 und die 10(b) zeigt das Tankbildungselement 7C des zweiten Sammelbehältertanks 3. In diesem Fall haben in dem ersten Sammelbehältertank 2 der Kältemitteleinlass 14 und der Kältemittelauslass 17 der Tankbildungselemente 7A, 7B jeweils eine solche Größe, dass sie allen Kältemittelkanälen 22 gegenüber liegen.
Bei der in der 11 gezeigten modifizierten Ausführungsform weist ein Trennelement 30A (30B, 30C) einen Querschnitt auf, der dem Buchstaben U ähnelt; es ist aus einem Aluminiumlötblech hergestellt, das eine Lötmaterialschicht auf gegenüber liegenden Oberflächen aufweist, und es ist innerhalb des Tankbildungselements 7A (7B, 7C) so angeordnet, dass die Breitenrichtung eines seiner Paare von gegenüber liegenden Wänden 30a mit der Höhenrichtung (Links-Rechts-Richtung) des hohlen Bereichs des Tankbildungselementes 7A (7B, 7C) zusammenfällt, und so dass die Enden der gegenüber liegenden Wände 30a den Rohreinsetzöffnungen 13 des Tankbildungselementes 7A (7B, 7C) (nach innen mit Bezug auf die Links-Rechts-Richtung) gegenüber liegen. Das Trennelement 30A (30B, 30C) ist mit den inneren Oberflächen der rechten und linken Seitenwände des Tankbildungselementes 7A (7B, 7C) unter Verwendung der Lötmaterialschichten, welche auf deren gegenüber liegenden Oberflächen bereit gestellt werden, verlötet. Die 11(a) zeigt das Tankbildungselement 7A (7B) des ersten Sammelbehältertanks 2 und die 11(b) zeigt das Tankbildungselement 7C des zweiten Sammelbehältertanks 3. Die Rohrendeneinsetzausschnitte 32 sind in Endbereichen der gegenüber liegenden Wände 30a der Trennelemente 30A, 30B, 30C ausgebildet. Die gegenüber liegenden Wände 30a der Trennelemente 30A, 30B, 30C, welche jeweils innerhalb der Tankbildungselemente 7A, 7B, 7C angeordnet sind, definieren teilweise die Kältemittelkanäle 22, welche in der Vorne-Hinten-Richtung angeordnet sind. Die Trennelemente 30A, 30B, 30C sind durch Pressen aus einem Aluminiumlötblech so hergestellt, dass sie einen Querschnitt annehmen, der dem Buchstaben U ähnelt und die Rohrendeneinsetzausschnitte 32 aufweisen.
Bei dem Fall der Anordnung der Trennelemente 30A, 30B innerhalb der Tankbildungselemente 7A, 7B des ersten Sammelbehältertanks der Ausführungsform 1 ist eine Kältemittelkanaldurchgangsöffnung 34 in einer Verbindungswand 30b, welche die gegenüber liegenden Wände 30a des Trennelementes 30A (30B) verbindet, in einem Bereich ausgebildet, welcher in Linie mit dem Kältemitteleinlass 14 (Kältemittelauslass 17) liegt. Der Kältemitteleinlass 14 und der Kältemittelauslass 17 der Tankbildungselemente 7A, 7B haben jeweils eine solche Größe, dass sie allen Kältemittelkanälen 22 gegenüber liegen.
Bei der in der 12 gezeigten modifizierten Ausführungsform ist ein Trennelement 35A (35B, 35C) aus einem Aluminiumlötblech gebildet, das eine Lötmaterialschicht auf gegenüber liegenden Oberflächen aufweist, und es nimmt die Form einer gewellten Platte an. Die gewellte Platte wird von einer Mehrzahl von, drei in der vorliegenden modifizierten Ausführungsform, flachen Wänden 35a, welche parallel zueinander sind, und Verbindungsbereichen 35b, welche jeweils benachbarte flache Wände 35a in einer gestaffelten Weise mit Bezug auf die Höhenrichtung eines hohlen Bereichs des Tankbildungselements 7A (7B, 7C) (mit Bezug auf die Links-Rechts-Richtung) verbinden, gebildet. Das Trennelement 35A (35B, 35C) ist innerhalb des Tank bildungselementes 7A (7B, 7C) so angeordnet, dass die Breitenrichtung der flachen Wände 35a mit der Höhenrichtung des hohlen Bereichs des Tankbildungselementes 7a (7b, 7c) (Links-Rechts-Richtung) zusammenfällt.
Das Trennelement 35A (35B, 35C) ist mit den inneren Oberflächen der linken und rechten Seitenwände des Tankbildungselementes 7A (7B, 7C) unter Verwendung der Lötmaterialschichten, welche auf deren gegenüber liegenden Oberflächen bereit gestellt sind, verlötet. Die 12(a) zeigt das Tankbildungselement 7A (7B) des ersten Sammelbehältertanks 2 und die 12(b) zeigt das Tankbildungselement 7C des zweiten Sammelbehältertanks 3. Rohrendeneinsetzausschnitte 36 sind in den Verbindungsbereichen 35b der Trennelemente 35A, 35B, 35C, welche auf der Seite in Richtung der Rohreinsetzöffnungen 13 der Tankbildungselemente 7A, 7B und 7C und in den flachen Wänden 35a, welche von den Verbindungsbereichen 35b verbunden sind, ausgebildet. Außerdem sind Rohrendeneinsetzausschnitte 37 in Endbereichen der anderen flachen Wände 35a, welche auf der Seite in Richtung der Rohreinsetzöffnungen 13 angeordnet sind, ausgebildet. Die flachen Wände 35a der Trennelemente 35A, 35B, 35C, welche jeweils innerhalb der Tankbildungselemente 7A, 7B, 7C angeordnet sind, definieren teilweise die Kältemittelkanäle 22, welche in der Vorne-Hinten-Richtung angeordnet sind. Die Trennelemente 35A, 35B, 35C werden durch Pressen aus einem Aluminiumlötblech so hergestellt, dass sie die Form einer gewellten Platte annehmen und die Rohrendeneinsetzausschnitte 36, 37 aufweisen.
In dem Fall der jeweiligen Anordnung der Trennelemente 35A, 35B innerhalb der zwei Tankbildungselemente 7A, 7B des ersten Sammelbehältertanks der Ausführungsform 1, ist eine Kältemittelkanaldurchgangsöffnung 38 in dem Verbindungsbereich 35b des Trennelements 35A (35B), welches nach außen mit Bezug auf die Links-Rechts-Richtung angeordnet ist in einer Position, die in Linie mit dem Kältemitteleinlass 14 (Kältemittelauslass 17) ist, ausgebildet. Der Kältemitteleinlass 14 und der Kältemittelauslass 17 der Tankbildungselemente 7A, 7B haben jeweils eine solche Größe, dass sie allen Kältemittelkanälen 22 gegenüber liegen.
Ausführungsform 2
Diese Ausführungsform ist in den 13 bis 20 gezeigt und umgesetzt, indem ein Wärmetauscher gemäß der vorliegenden Erfindung bei einem Verdampfer eines überkritischen Kältekreislaufes verwendet wird.
Mit Bezug auf die 13 und 15 beinhaltet ein Verdampfer 40 eines überkritischen Kältekreislaufes, worin ein überkritisches Kältemittel wie z.B. CO₂ verwendet wird, zwei Sammelbehältertanks 41, 42, welche sich in der Links-Rechts-Richtung erstrecken und beabstandet voneinander in der vertikalen Richtung sind, eine Mehrzahl von flachen Wärmetauscherrohren 43, welche parallel zwischen den Sammelbehältertanks 41, 42 angeordnet und beabstandet voneinander in der Links-Rechts-Richtung sind, gewellte Rippen 44, welche in jeweiligen Luftdurchlassspalten zwischen benachbarten Wärmetauscherrohren 43 und an der Außenseite der rechts- und linksendigen Wärmetauscherrohre 43 angeordnet und jeweils mit benachbarten Wärmetauscherrohren 43 oder den rechts- und linksendigen Wärmetauscherrohren 43 verlötet sind, und Seitenplatten 45 aus blankem Aluminiummaterial, welche außerhalb der jeweiligen rechts- und linksendigen gewellten Rippen 44 angeordnet und mit diesen verlötet sind. Im Falle dieser Ausführungsform werden der obere Sammelbehältertank 41 als der „erste Sammelbehältertank" und der untere Sammelbehältertank 42 als der „zweite Sammelbehältertank" bezeichnet.
Wie dies in den 16 bis 18 gezeigt ist, beinhaltet der erste Sammelbehältertank 41 ein rechtes Tankbildungselement 46A und ein linkes Tankbildungselement 46B, welche sich jeweils in der Links-Rechts-Richtung erstrecken und eine hohle Form annehmen, eine Rohrverbindungsplatte 47, welche gegenüber liegend zu den zwei Tankbildungselementens 46A, 46B angeordnet und mit den äußeren Oberflächen der unteren Wände der zwei Tankbildungselemente 46A, 46B verbunden ist, Trennelemente 48A, 48B, welche jeweils innerhalb der Tankbildungselemente 46A, 46B angeordnet und mit diesen verlötet sind, ein Kältemitteleinlass-/-auslass-element 49, welches mit einem rechten Endbereich des rechten Tankbildungselementes 46A verbunden ist, eine Kappe 51, welche dafür ausgelegt ist, die linke Endöffnung des linken Tankbildungselementes 468 zu verschließen, und eine Trennplatte 52, welche zwischen den zwei Tankbildungselementens 46A, 46B angeordnet und mit diesen verlötet und dafür ausgelegt ist, die linke Endöffnung des rechten Tankbildungselementes 46A und die rechte Endöffnung des linken Tankbildungselementes 46B zu verschließen.
Die Tankbildungselemente 46A, 46B werden aus einem hohlen Aluminiumextrudat hergestellt und haben eine rechteckige Querschnittsform, welche in der Vorne-Hinten-Richtung verlängert ist. Eine Mehrzahl von Rohreinsetzöffnungen 53, welche in der Vorne-Hinten-Richtung verlängert sind, werden in vorderen und hinteren Reihen durch die unteren Wände der Tankbildungselemente 46A, 46B ausgebildet und sind voneinander in der Links-Rechts-Richtung getrennt. Die Rohreinsetzöffnungen 53 in der vorderen Reihe und die Rohreinsetzöffnungen 53 in der hinteren Reihe sind miteinander mit Bezug auf die Links-Rechts-Richtung in Linie angeordnet. Die Tankbildungselemente 46A, 46B werden durch Pressen aus einem hohlen Aluminiumextrudat so hergestellt, dass die Rohreinsetzöffnungen 53 ausgebildet werden. Ein linker Endbereich des linken Tankbildungselementes 46B und ein rechter Endbereich des rechten Tankbildungselementes 46A ragen nach außen über die Rohrverbindungsplatte 47 hinaus vor.
Die Rohrverbindungsplatte 47 wird aus einem Aluminiumlötblech hergestellt, das eine Lötmaterialschicht auf gegenüber liegenden Oberflächen aufweist, und ist mit den zwei Tankbildungselementen 46A, 46B unter Verwendung der Lötmaterialschicht auf einer ihrer Seiten verlötet. Eine Mehrzahl von Rohreinsetzöffnungen 54, welche in der Vorne-Hinten-Richtung verlängert sind, sind in vorderen und hinteren Reihen durch die Rohrverbindungsplatte 47 so ausgebildet, dass sie mit den korrespondierenden Rohreinsetzöffnungen 53 der zwei Tankbildungselemente 46A, 46B in Linie liegen und voneinander in der Links-Rechts-Richtung getrennt sind. Die Rohrverbindungsplatte 47 weist eine vorragende Wand 47a auf, welche integral an jeder der vorderen und hinteren Seitenkanten ausgebildet ist und nach außen mit Bezug auf die vertikale Richtung (nach oben in der vorliegenden Ausführungsform) vorragt. Unter Verwendung der Lötmaterialschicht der Rohrverbindungsplatte 47 werden die zwei vorragenden Wände 47a mit den äußeren Oberflächen der vorderen und hinteren Seitenwände der zwei Tankbildungselemente 46A, 46B verlötet, während sie den zwei Tankbildungselementen 46A, 46B gegenüber liegen. Die Rohrverbindungsplatte 47 wird durch Pressen aus einem Aluminiumlötblech so hergestellt, dass die Rohreinsetzöffnungen 54 und die vorragenden Wände 47a ausgebildet werden.
Die Trennelemente 48A, 48B werden aus einem Aluminiumlötblech ausgebildet, das eine Lötmaterialschicht auf gegenüber liegenden Oberflächen aufweist, und das die Form ei ner gewellten Platte annimmt. Die gewellte Platte wird von einer Mehrzahl von, fünf bei der vorliegenden Ausführungsform, flachen Wänden 48a, welche parallel zueinander sind, und Verbindungsbereichen 48b, welche jeweils benachbarte flache Wände 48a in einer gestaffelten Weise mit Bezug auf die Höhenrichtung eines hohlen Bereichs des Tankbildungselementes 46A (46B) (mit Bezug auf die vertikale Richtung) verbinden, gebildet. Das Trennelement 48A (48B) ist innerhalb des Tankbildungselementes 46A (46B) über die gesamte Länge des Tankbildungselementes 46A (46B) so angeordnet, dass die Breitenrichtung der flachen Wände 48a mit der vertikalen Richtung zusammenfällt. Das Trennelement 48A (48B) ist mit den inneren Oberflächen der oberen und unteren Wände des Tankbildungselementes 46A (46B) unter Verwendung der Lötmaterialschichten, welche auf deren gegenüber liegenden Oberflächen bereit gestellt sind, verlötet. Die flachen Wände 48a der Trennelemente 48A, 48B, welche jeweils innerhalb der Tankbildungselemente 46A, 46B angeordnet sind, definieren teilweise die Kältemittelkanäle 55, welche in der Vorne-Hinten-Richtung angeordnet sind. Eine Mehrzahl von Rohrendeneinsetzausschnitten 56 sind in den Vorderseitenverbindungsbereichen 48b der Trennelemente 48A, 48B, welche auf der Seite in Richtung der Rohreinsetzöffnungen 53 der Tankbildungselemente 46A, 46B angeordnet sind, und in den flachen Wänden 48a, die von den Verbindungsbereichen 48b verbunden sind, so ausgebildet, dass sie voneinander in der Links-Rechts-Richtung getrennt sind, um mit den VorderseitenRohreinsetzöffnungen 53 der Tankbildungselemente 46A, 46B und den VorderseitenRohreinsetzöffnungen 54 der Rohrverbindungsplatte 47 in Linie zu liegen. Außerdem ist eine Mehrzahl von Rohreinsetzungseinpassausschnitten 57 in den Rückseitenverbindungsbereichen 48b der Trennelemente 48A, 48B, welche auf der Seite in Richtung der Rohreinsetzöffnungen 53 der Tankbildungselemente 46A, 46B angeordnet sind, und in den flachen Wänden 48a, welche auf der Rückseite des Verbindungsbereiches 48b angeordnet sind, derart ausgebildet, dass sie voneinander in der Links-Rechts-Richtung getrennt sind, um mit den Rückseitenrohreinsetzöffnungen 53 der Tankbildungselemente 46A, 46B und den Rückseitenrohreinsetzöffnungen 54 der Rohrverbindungsplatte 47 in Linie zu liegen. Weiterhin ist eine Mehrzahl von Rohrendeneinsetzausschnitten 58 in den Endbereichen der hintersten flachen Wände 48a der Trennelemente 48A, 48B, welche auf der Seite in Richtung der Rohreinsetzöffnungen 53 der Tankbildungselemente 46A, 46B angeordnet sind, so ausgebildet, dass sie voneinander in der Links-Rechts-Richtung getrennt sind, um mit den Rückseitenrohreinsetzöffnungen 53 der Tankbildungselemente 46A, 46B und den Rückseitenrohreinsetzungsöffungen 54 der Rohrverbindungsplatte 47 in Linie zu liegen. Eine Mehrzahl von Kältemittelkanalöffnungen 59 sind durch alle flachen Wände 48a des Trennelementes 48B, welches innerhalb des linken Tankbildungselementes 46B angeordnet ist, so ausgebildet, dass sie voneinander in der Links-Rechts-Richtung getrennt sind. Das rechte Trennelement 48A wird durch Pressen aus einem Aluminiumlötblech so hergestellt, dass es die Form einer gewellten Platte annimmt und die Rohrendeneinsetzausschnitte 56, 57, 58 aufweist. Das linke Trennelement 48B, wird durch Pressen aus einem Aluminiumlötblech so hergestellt, dass es die Form einer gewellten Platte annimmt und die Rohrendeneinpassausschnitte 56, 57, 58 und die Kältemittelkanalöffnungen 59 aufweist.
Das Kältemitteleinlass-/-auslasselement 49 weist eine Vertiefung 61 auf, welche in ihrer linken Seitenoberfläche zur Aufnahme eines Bereichs des rechten Tankbildungselementes 46A ausgebildet ist, der über die Rohrverbindungsplatte 47 hinaus vorragt. Unter Verwendung eines nicht dargestellten geeigneten Aluminiumlötbleches oder eines Lötmaterialbleches wird das Kältemitteleinlass-/-auslasselement 49 mit dem rechten Tankbildungselement 46A verlötet, während der vorragende Bereich des rechten Tankbildungselementes 46A in die Vertiefung 61 eingepasst ist. Das Kältemitteleinlass-/-auslasselement 49 weist einen Kältemitteleinströmkanal 62, welcher darin in Kommunikation mit den drei Vorderseiten Kältemittelkanälen 55 in dem Tankbildungselement 46A ausgebildet ist, und einen Kältemittelausströmkanal 63, welcher darin in Kommunikation mit den drei Rückseiten Kältemittelkanälem 55 in dem Tankbildungselement 46A ausgebildet ist, auf. Ein Kältemitteleinlassrohr (nicht gezeigt) zur Kommunikation mit dem Kältemitteleinströmkanal 62 und ein Kältemittelauslassrohr (nicht gezeigt) zur Kommunikation mit den Kältemittelausströmkanal 63 sind mit dem Kältemitteleinlass-/-auslasselement 49 verbunden.
Die Kappe 51 ist aus einem Aluminiumlötblech gebildet, das eine Lötmaterialschicht auf zumindest einer seiner Seiten aufweist. Eine Vertiefung 64 ist auf der Seite der Kappe 51, auf welcher die Lötmaterialschicht vorhanden ist, zur Aufnahme eines Bereiches des linken Tankbildungselementes 46B, der über die Rohrverbindungsplatte 47 hinausragt, ausgebildet. Unter Verwendung der Lötmaterialschicht der Kappe 51 ist die Kappe 51 mit dem linken Tankbildungselement 46B verlötet, während der vorragende Bereich des linken Tankbildungselementes 46B in die Vertiefung 64 der Kappe 51 eingepasst ist. Die Kappe 51 wird durch Pressen aus einem Aluminiumlötblech so hergestellt, dass die Vertiefung 64 ausgebildet wird.
Die Trennplatte 52 wird aus einem Aluminiumlötblech gebildet, das eine Lötmaterialschicht auf gegenüber liegenden Oberflächen aufweist. Unter Verwendung der Lötmaterialschichten auf den gegenüber liegenden Oberflächen wird die Trennplatte 52 mit den linken Endoberflächen des rechten Tankbildungselementes 46A und des rechten Trennelement 48A und mit den rechten Endoberflächen des linken Tankbildungselementes 46B und des linken Trennelement 48B verlötet.
Wie dies in der 19 gezeigt ist, weist der zweite Sammelbehältertank 42 im wesentlichen dieselbe Konstruktion wie der erste Sammelbehältertank 41 auf und er ist das umgekehrte Bild des ersten Sammelbehältertanks 42.
Die zwei Sammelbehältertanks 41, 42 sind so angeordnet, dass die jeweiligen Rohrverbindungsplatten 47 einander gegenüber liegen. Bei der Beschreibung der zwei Sammelbehältertanks 41, 42 werden gleiche Merkmale und Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Der zweite Sammelbehältertank 42 unterscheidet sich von dem ersten Sammelbehältertank 41 dadurch, dass anstelle der zwei Tankbildungselemente 46A, 46B ein Tankelement 46C verwendet wird, welches sich entlang der gesamten Länge des zweiten Sammelbehältertanks 42 erstreckt, und dass ein Trennelement 48C in dem Tankbildungselement 46C angeordnet ist und sich entlang der gesamten Länge des Tankbildungselementes 46C erstreckt, und dass das Kältemitteleinlass-/-auslasselement 49 nicht an einem rechten Endbereich des Tankbildungselementes 46C angebracht ist, aber die Kappe 51 mit dem rechten Endbereich, wie in dem Fall des linken Endbereichs verlötet ist, und dass die Kältemittelkanalöffnungen 59 nicht in dem Trennelement 48C ausgebildet sind, und dass die Trennplatte 52 nicht bereit gestellt wird.
Ein Bereich des rechten Tankbildungselementes 46A des ersten Sammelbehältertanks 41, welcher auf der Vorderseite mit Bezug auf die zentrale flache Wand 48a des Trennelementes 48A angeordnet ist, dient als ein Einlasssammelbehälterbereich 65, und ein Bereich auf der Rückseite dient als ein Auslasssammelbehälterbereich 66. Ein Bereich des Tankbildungselementes 46C des zweiten Sammelbehältertanks 42, der auf der Vorderseite mit Bezug auf die zentrale flache Wand 48a des Trennelements 48C angeordnet ist, dient als ein erster Zwischensammelbehälterbereich 67. Ein Bereich des linken Tankbildungselementes 46B des ersten Sammelbehältertanks 41, der auf der Vorderseite mit Bezug auf die zentrale flache Wand 48a des Trennelements 48B angeordnet ist, dient als ein zweiter Zwischensammelbehälterbereich 68, und ein Bereich auf der Rückseite dient als ein dritter Zwischensammelbehälterbereich 69. Ein Bereich des Tankbildungselementes 46C des zweiten Sammelbehältertanks 42, der auf der Rückseite mit Bezug auf die zentrale flache Wand 48a des Trennelements 48C angeordnet ist, dient als ein vierter Zwischensammelbehälterbereich 70.
Jedes der Wärmetauscherrohre 43 ist aus einem Aluminiumextrudat gebildet, ist in der Form eines flachen Rohres, welches eine vergrößerte Breite in der Vorne-Hinten-Richtung aufweist, und weist in seinem Inneren eine Mehrzahl von Kältemittelkanälen 43a auf, welche sich in dessen Längsrichtung erstrecken und parallel zueinander angeordnet sind.
Gegenüber liegende Endbereiche der Wärmetauscherrohre 43 sind durch die korrespondierenden Rohreinsetzöffnung 54 der Rohrverbindungsplatten 47 für die zwei Sammelbehältertanks 41, 42 und durch die Rohreinsetzöffnungen 53 der Tankbildungselemente 46A, 46B, 46C eingesetzt und in die Ausschnitte 56, 57, 58 der Trennelemente 48A, 48B, 48C eingepasst. In diesem Zustand sind die gegenüber liegen den Endbereiche der Wärmetauscherrohre 43 mit den Rohrverbindungsplatten 47 und den Tankbildungselementen 46A, 46B, 46C unter Verwendung der Lötmaterialschichten der Rohrverbindungsplatten 47 verlötet. Zwischen den Sammelbehältertanks 41, 42 sind eine Mehrzahl von Wärmetauscherrohrgruppen 43A, welche jeweils aus einer Mehrzahl von Wärmetauscherrohren 43 bestehen, die parallel zueinander und beabstandet voneinander in einer Links-Rechts-Richtung angeordnet sind, in einer Mehrzahl von Reihen, in zwei Reihen bei der vorliegenden Ausführungsform, getrennt voneinander in der Vorne-Hinten-Richtung angeordnet. Die Wärmetauscherrohre 43, welche in der rechten Hälfte der vorderen Wärmetauscherrohrgruppe 43A angeordnet sind, kommunizieren mit dem Einlasssammelbehälterbereich 65 und dem ersten Zwischensammelbehälterbereich 67, und die Wärmetauscherrohre 43, welche in der linken Hälfte der vorderen Wärmetauscherrohrgruppe 43A angeordnet sind, kommunizieren mit dem ersten Zwischensammelbehälterbereich 67 und dem zweiten Zwischensammelbehälterbereich 68. Die Wärmetauscherrohre 43, welche in der rechten Hälfte der hinteren Wärmetauscherrohrgruppe 43A angeordnet sind, kommunizieren mit dem Auslasssammelbehälterbereich 66 und dem vierten Zwischensammelbehälterbereich 70; und die Wärmetauscherrohre 43, welche in der linken Hälfte der hinteren Wärmetauscherrohrgruppe 43A angeordnet sind, kommunizieren mit dem dritten Zwischensammelbehälterbereich 69 und dem vierten Zwischensammelbehälterbereich 70.
Jede der gewellten Rippen 44 ist aus einem Aluminiumlötblech, welches eine Lötmaterialschicht auf gegenüber liegenden Oberflächen aufweist, in einer Wellenform hergestellt. Verbindungsbereiche, welche Gipfelbereiche und Talbereiche der Rippe verbinden, sind mit einer Mehrzahl von Kühlschlitzen versehen, die parallel zueinander in der Vorne-Hinten-Richtung angeordnet sind. Die gewellte Rippe 44 wird gemeinsam für die vorderen und hinteren Wärmetauscherrohrgruppen 43A verwendet und hat eine Vorne-nach-Hinten-Breite, die im wesentlichen gleich zu der Entfernung zwischen der vorderen Kante des Wärmetauscherrohrs 43 der vorderen Wärmetauscherrohrgruppe 43A und der hinteren Kante des korrespondierenden Wärmetauscherrohrs 43 der hinteren Wärmetauscherrohrgruppe 43A ist. Anstelle eine gewellte Rippe 44 für die vorderen und hinteren Wärmetauscherrohrgruppen 43A gemeinsam zu verwenden, kann eine gewellte Rippe zwischen jedem benachbarten Paar von Wärmetauscherrohren 43 in jeder der Wärmetauscherrohrgruppen 43A bereit gestellt werden.
Der Verdampfer 1 wird hergestellt, indem eine Anordnung aller Elemente einer Batchverlötung unterworfen wird.
Der Verdampfer 1 bildet zusammen mit einem Kompressor, einem Gaskühler, einer Druckreduzierungseinrichtung und einem Zwischenwärmetauscher, um Wärmeaustausch zwischen einem Kältemittel aus dem Gaskühler und einem Kältemittel aus dem Verdampfer durchzuführen, einen überkritischen Kältekreislauf. Der Kältekreislauf ist in einem Fahrzeug, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug als eine Fahrzeugklimaanlage installiert.
Wie dies in der 20 gezeigt ist, strömt bei dem oben beschriebenen Verdampfer 40 CO₂, das durch eine Druckreduzierungseinrichtung gelangt und darin eine Druckreduzierung erfährt, durch den Kältemitteleinströmkanal 62 des Kältemitteleinlass-/-auslasselementes 49 in den Einlasssammelbehälterbereich 65 des ersten Sammelbehältertanks 41 und danach strömt es durch den Kältemittelkanal 55 in die Kältemittelkanäle 43a der Wärmetauscherrohre 43 der vorderen wärmetauscherrohrgruppe 43A, welche in Kommunikation mit dem Einlasssammelbehälterbereich 65 sind. Das CO₂ in den Kältemittelkanälen 43a strömt durch die Kältemittelkanäle 43a nach unten und tritt in den ersten Zwischensammelbehälterbereich 67 des zweiten Sammelbehältertanks 42 ein. Das CO₂ in dem ersten Zwischensammelbehälterbereich 67 strömt durch die Kältemittelkanäle 55 nach links, strömt in die Kältemittelkanäle 43a der Wärmetauscherrohre 43 der vorderen Wärmetauscherrohrgruppe 43A, welche in Kommunikation mit dem zweiten Zwischensammelbehälterbereich 68 sind, ändert seine Richtung und strömt durch die Kältemittelkanäle 43a nach oben und tritt in den zweiten Zwischensammelbehälterbereich 68 des ersten Sammelbehältertanks 41 ein. Danach strömt das CO₂ durch die Kältemittelkanalöffnungen 59 der flachen Wände 48a des Trennelements 48B in dem linken Tankbildungselement 46B in den dritten Zwischensammelbehälterbereich 69, strömt dann verteilt in die Kältemittelkanäle 43a der Wärmetauscherrohre 43 der hinteren wärmetauscherrohrgruppe 43A, welche in Kommunikation mit dem dritten Zwischensammelbehälterbereich 69 sind, ändert seine Richtung und strömt durch die Kältemittelkanäle 43a nach unten und tritt in den vierten Zwischensammelbehälterbereich 70 des zweiten Sammelbehältertanks 42 ein. Dann strömt das CO₂ in dem vierten Zwischensammelbehälterbereich 70 durch die Kältemittelkanäle 55 nach rechts, strömt verteilt in die Kältemittelkanäle 43a der Wärmetauscherrohre 43 der hinteren Wärmetauscherrohrgruppe 43A, welche in Kommunikation mit dem Auslasssammelbehälterbereich 55 sind, ändert seine Richtung und strömt durch die Kältemittelkanäle 43a nach oben, und tritt in den Auslasssammelbehälterbereich 66 des ersten Sammelbehältertanks 41 ein. Das CO₂ strömt hiernach durch die Kältemittelkanäle 55 und strömt aus dem Verdampfer 40 über den Kältemittelausströmkanal 63 des Kältemitteleinlass-/-auslasselementes 49 aus. Während es durch die Kältemittelkanäle 43a der Wärmetauscherrohre 43 strömt, wird das CO₂ Wärmeaustausch mit der Luft unterworfen, welche durch die Luftdurchlassspalte in der Richtung des Pfeils X, der in den 13 und 20 gezeigt ist, strömt, und strömt aus dem Verdampfer 40 in einer Dampfphase aus.
Obwohl bei den oben beschriebenen Ausführungsformen CO₂ als ein überkritisches Kältemittel für einen überkritischen Kältekreislauf verwendet wird, ist das Kältemittel nicht hierauf beschränkt, sondern Ethylen, Ethan, Stick stoffoxid oder ähnliches können alternativ verwendet werden.
Die 21 bis 27 zeigen modifizierte Ausführungsformen eines Wärmetauscherrohres zur Verwendung in dem oben beschriebenen Gaskühler 1 und dem Verdampfer 40. In der folgenden Beschreibung werden die oberen, die unteren, die linke und die rechten Seiten der 21 bis 27 mit „oben", „unten", „links" und „rechts" bezeichnet.
Ein in den 21 und 22 gezeigtes Wärmetauscherrohr 160 beinhaltet gegenseitig gegenüber liegende flache obere und untere Wände 161, 162 (ein Paar von flachen wänden), linke und rechte Seitenwände 163, 164, die sich jeweils über die linken und rechten Seitenenden der oberen und unteren Wände 161, 162 erstrecken, und eine Mehrzahl von Verstärkungswänden 165, die in festgelegten Abständen zwischen den linken und rechten Seitenwänden 163, 164 bereit gestellt sind und sich längs und zwischen den oberen und unteren Wänden 161, 162 erstrecken. Auf Grund dieser Struktur weist das Wärmetauscherrohr 160 innen eine Mehrzahl von Kältemittelkanälen 166 auf, die darin in dessen Breitenrichtung angeordnet sind. Die Verstärkungswände 165 dienen als Trennwände zwischen benachbarten Kältemittelkanälen 166. Die Breite von jedem Kältemittelkanal 166 bleibt über die gesamte Höhe des Kältemittelkanals 166 unverändert.
Die linke Seitenwand 163 hat eine doppelte Struktur und beinhaltet einen äußere Seitenwand bildenden verlängerten Vorsprung 167, der integral mit dem linken Seitenende der oberen Wand 161 in einem nach unten erhabenen Zustand ausgebildet ist und sich entlang der gesamten Höhe des Wärmetauscherrohres 160 erstreckt; einen innere Seitenwand bildenden verlängerter Vorsprung 168, welcher innerhalb des äußere Seitenwand bildenden verlängerten Vorsprungs 167 angeordnet und integral mit der oberen Wand 161 in einem nach unten erhabenen Zustand angeordnet ist; und einen innere Seitenwand bildenden verlängerten Vorsprung 169, der integral mit dem linken Seitenende der unteren Wand 162 in einem nach oben erhabenen Zustand ausgebildet ist. Der äußere Seitenwandbildende verlängerte Vorsprung 167 ist mit den zwei innere Seitenwand bildenden verlängerten Vorsprüngen 168, 169 und der unteren Wand 162 verlötet, während einer seiner unteren Endbereiche in Eingriff mit einem linken Seitenkantenbereich der unteren Oberfläche der unteren Wand 162 ist. Die zwei innere Seitenwand bildenden verlängerten Vorsprünge 168, 169 sind miteinander verlötet, während sie gegeneinander stoßen. Eine rechte Seitenwand 164 ist integral mit den oberen und unteren Wänden 161, 162 ausgebildet. Ein Vorsprung 169a ist integral auf der Kopfendfläche des innere Seitenwand bildenden Vorsprungs 169 der unteren Wand 162 ausgebildet und erstreckt sich in der Längsrichtung des innere Seitenwand bildenden Vorsprungs 169 über dessen gesamte Länge. Eine Vertiefung 168a ist in der Kopfendfläche des innere Seitenwand bildenden verlängerten Vor sprungs 168 der oberen Wand 161 ausgebildet und erstreckt sich in der Längsrichtung des innere Seitenwand bildenden verlängerten Vorsprungs 168 über dessen gesamte Länge. Der Vorsprung 169a ist in die Vertiefung 168a presseingepasst.
Jede der Verstärkungswände 165 ist so ausgebildet, dass ein Verstärkungswand bildender verlängerter Vorsprung 170, welcher integral mit der oberen Wand 161 in einem nach unten erhabenen Zustand ausgebildet ist, und ein Verstärkungswand bildender verlängerter Vorsprung 171, welcher integral mit der unteren Wand 162 in einem nach oben erhabenen Zustand ausgebildet ist, miteinander verlötet sind, während sie gegeneinander stoßen.
Das Wärmetauscherrohr 160 wird, wie dies in der 23(a) gezeigt ist, unter Verwendung eines Rohr-bildenden Metallblechs 175 hergestellt. Das Rohr-bildende Metallblech 175 wird aus einem Aluminiumlötblech gebildet, das eine Lötmaterialschicht auf gegenüber liegenden Oberflächen aufweist. Das Rohr bildende Metallblech 175 beinhaltet einen flachen obere Wand bildenden Bereich 176 (flache Wand bildenden Bereich), einen untere Wand bildenden Bereich 177 (flache Wand bildenden Bereich), einen Verbindungsbereich 178, welcher den obere Wand bildenden Bereich 176 und den untere Wand bildenden Bereich 177 verindet und dafür ausgelegt ist, die rechte Seitenwand 164 zu bilden, die innere Seitenwand bildenden verlängerten Vorsprünge 168, 169, welche integral mit den Seite nenden der obere Wand bildenden und der untere Wand bildenden Bereiche 176, 177 gegenüber liegend zu dem Verbindungsbereich 178 in einem nach oben erhabenen Zustand ausgebildet und dafür ausgelegt sind, einen Innenbereich der Seitenwand 163 zu bilden, einen äußere Seitenwand bildenden verlängerten Vorsprung bildenden Bereich 179, welcher sich in der Links-Rechts-Richtung (nach rechts) von dem Seitenende (rechten Seitenende) des obere Wand bildenden Bereichs 176 gegenüber liegend zu dem Verbindungsbereich 178 erstreckt, und eine Mehrzahl von Verstärkungswand bildenden verlängerten Vorsprüngen 170, 171, welche integral mit den obere Wand bildenden und den untere Wand bildenden Bereichen 176, 177 in einem nach oben erhabenen Zustand ausgebildet und in festgelegten Intervallen in der Links-Rechts-Richtung angeordnet sind. Die Verstärkungswand bildenden verlängerten Vorsprünge 170 des oberen Wand bildenden Bereichs 176 und die Verstärkungswand bildenden verlängerten Vorsprünge 171 des untere Wand bildenden Bereichs 177 sind symmetrisch mit Bezug auf die Mittellinie der Breitenrichtung des Rohr bildenden Metallblechs 175 angeordnet. Der Vorsprung 169a ist auf der Kopfendfläche des innere Seitenwand bildenden verlängerten Vorsprungs 169 der unteren Wand 162 ausgebildet, und die Vertiefung 168a ist auf der Kopfendfläche des innere Seitenwand bildenden verlängerten Vorsprungs 168 der oberen Wand 161 ausgebildet. Die zwei innere Seitenwand bildenden Vorsprünge 168, 169 und die Verstärkungswand bildenden verlängerten Vorsprünge 170, 171 haben dieselbe Höhe. Die vertikale Dicke des Verbindungsbe reiches 178 ist größer als die Dicke der untere Wand bildenden und obere Wand bildenden Bereiche 176, 177. Die obere Endfläche des Verbindungsbereiches 178 ist im wesentlichen bündig mit den oberen Endflächen der innere Seitenwand bildenden verlängerten Vorsprünge 168, 169 und den Verstärkungswand bildenden verlängerten Vorsprüngen 170, 171.
Die innere Seitenwand bildenden verlängerten Vorsprünge 168, 169 und die Verstärkungswand bildenden verlängerten Vorsprünge 170, 171 sind integral auf einer Seite des Aluminiumlötblechs ausgebildet, dessen gegenüber liegende Seiten mit einem Lötmaterial bedeckt sind, wodurch eine Lötmaterialschicht (nicht gezeigt) auf den gegenüber liegenden Seitenoberflächen und den Kopfendflächen der innere Seitenwand bildenden verlängerten Vorsprünge 168, 169, auf den Verstärkungswand bildenden verlängerten Vorsprüngen 170, 171 und auf den vertikal gegenüber liegenden Oberflächen der obere Wand bildenden und unteren Wand bildenden Bereiche 176, 177 ausgebildet wird. Die Lötmaterialschicht auf den Kopfendflächen der innere Seitenwand bildenden verlängerten Vorsprünge 168, 169 und den Verstärkungswand bildenden verlängerten Vorsprüngen 170, 171 hat eine größere Dicke als die Lötmaterialschicht auf den anderen Bereichen des Rohr bildenden Metallblechs 175. Das Rohr bildende Metallblech 175 wird an linken und rechten Seitenkanten des Verbindungsbereiches 178 durch einen Profilwalzprozess (siehe 23(b)) schrittweise gefaltet, bis eine Haarnadelform angenommen ist. Die in nere Seitenwand bildenden verlängerten Vorsprünge 168, 169 werden dazu gebracht, aneinander zu stoßen, die Verstärkungswand bildenden verlängerten Vorsprünge 170, 171 werden dazu gebracht, aneinander zu stoßen und der Vorsprung 169a wird dazu gebracht, in die Vertiefung 168a presseingepasst zu werden.
Als nächstes wird der äußeren Seitenwand bildende verlängerte Vorsprung bildende Bereich 179 entlang der äußeren Oberflächen der innere Seitenwand bildenden verlängerten Vorsprünge 168, 169 gefaltet und einer seiner Endbereiche wird verformt, um in Eingriff mit dem unteren Wand bildenden Bereich 177 zu kommen, wodurch ein gefaltetes Element 180 (siehe 23(c)) erhalten wird.
Anschließend wird das gefaltete Element 180 bei einer festgelegten Temperatur erhitzt, um die Kopfendbereiche der innere Seitenwand bildenden verlängerten Vorsprünge 168, 169 zu verlöten, und um die Kopfendbereiche der Verstärkungswand bildenden verlängerten Vorsprünge 170, 171 zu verlöten, und um den äußeren Seitenwand bildenden verlängerten Vorsprungbildenden Bereich 179 mit den innere Seitenwand bildenden verlängerten Vorsprüngen 168, 169 und mit dem untere Wand bildenden Bereich 177 zu verlöten. Auf diese Weise wird das Wärmetauscherrohr 160 hergestellt. Die Wärmetauscherrohre 160 werden während der Herstellung des Gaskühlers 1 oder des Verdampfers 40 hergestellt.
Bei dem Fall eines Wärmetauscherrohres 185, welches in der 24 gezeigt ist, sind ein Vorsprung 186, welcher sich über dessen gesamte Länge erstreckt, und eine Vertiefung 187, welche sich über dessen gesamte Länge erstreckt, alternierend auf den Kopfendflächen von allen Verstärkungswand bildenden verlängerten Vorsprüngen 170 der oberen Wand 161 ausgebildet. Eine Vertiefung 188, in welche der korrespondierende Vorsprung 186 des Verstärkungswand bildenden verlängerten Vorsprungs 170 der oberen Wand 161 eingepasst ist, und ein Vorsprung 186 zum Einpassen in die korrespondierende Vertiefung 187 des Verstärkungswand bildenden verlängerten Bereichs 170 der oberen Wand 161 sind alternierend auf den Kopfendflächen auf allen Verstärkungswand bildenden verlängerten Vorsprüngen 171 der unteren Wand 162 über deren gesamte Länge ausgebildet. Andere strukturelle Merkmale sind gleich zu jenen des in den 21 und 22 gezeigten Wärmetauscherrohrs 160. Das Wärmetauscherrohr 185 wird in einer ähnlichen Weise wie die für das in den 21 und 22 gezeigte Wärmetauscherrohr 160 hergestellt.
Bei einem in den 25 und 26 gezeigten Wärmetauscherrohr 190 sind die Verstärkungswand 165, welche so ausgebildet ist, dass ein Verstärkungswand bildender verlängerter Vorsprung 191, der integral mit der oberen Wand 161 in einem nach unten erhabenen Zustand ausgebildet ist, mit der unteren Wand 162 verlötet ist, und die Verstärkungswand 165, welche so ausgebildet ist, dass ein Verstärkungswand bildender verlängerter Vorsprung 192, der integral mit der unteren Wand 162 in einem nach oben erhabenen Zustand ausgebildet ist, mit der oberen Wand 161 verlötet ist, alternierend in der Links-Rechts-Richtung bereitgestellt werden; die oberen und unteren Wände 161, 162 weisen Vorsprünge 193 auf, die sich entlang ihrer gesamten Länge erstrecken und integral in deren Bereichen ausgebildet sind, die an die korrespondierenden Verstärkungswand bildenden verlängerten Vorsprünge 192, 191 anstoßen; Vertiefungen 194 sind auf den korrespondierenden Kopfendflächen der Vorsprünge 193 ausgebildet, um so korrespondierenden Kopfendbereichen der Verstärkungswand bildenden verlängerten Vorsprünge 191, 192 zu erlauben, hierein eingepasst zu werden; und die Kopfendbereiche der Verstärkungswand bildenden verlängerten Vorsprünge 191, 192 sind mit den korrespondierenden Vorsprüngen 193 verlötet, während sie in die Vertiefungen 194 der Vorsprünge 193 eingepasst sind. Die Dicke der Vorsprünge 193, in der Links-Rechts-Richtung gemessen, ist ein wenig größer als die der Verstärkungswand bildenden verlängerten Vorsprünge 191, 192. Andere strukturelle Merkmale des Wärmetauscherrohrs 190 sind gleich zu jenen der in den 21 und 22 gezeigten Wärmetauscherrohr 160.
Das Wärmetauscherrohr 190 wird, wie in der 27(a) gezeigt, unter Verwendung eines Rohr bildenden Metallblechs 195 hergestellt. Das Rohr bildende Metallblech 195 wird aus einem Aluminiumlötblech gebildet, das eine Alumiminiumlötschicht auf gegenüber liegenden Oberflächen aufweist. Das Rohr bildende Metallblech 195 beinhaltet eine Mehrzahl von Verstärkungswand bildenden verlängerten Vorsprüngen 191, 192, welche integral mit den obere Wand bildenden und den untere Wand bildenden Bereichen 176, 177 in einem nach oben erhabenen Zustand ausgebildet sind und welche in festgelegten Intervallen in der Links-Rechts-Richtung angeordnet sind. Die Verstärkungswand bildenden verlängerten Vorsprünge 191 des obere Wand bildenden Bereichs 176 und die Verstärkungswand bildenden verlängerten Vorsprünge 192 des untere Wand bildenden Bereichs 177 sind asymmetrisch mit Bezug auf die Mittellinie der Breitenrichtung des Rohr bildenden Metallblechs 195 angeordnet. Die Verstärkungswand bildenden verlängerten Vorsprünge 191, 192 haben dieselbe Höhe, die ungefähr das Doppelte der Höhe der innere Seitenwand bildenden Vorsprünge 168, 169 beträgt. Die Vorsprünge 193 sind integral in einer solchen Weise ausgebildet, um sich entlang der gesamten Länge der obere Wand bildende und untere wand bildenden Bereiche 176, 177 an jenen Bereichen der obere Wand bildenden und untere wand bildenden Bereiche 176, 177 zu erstrecken, an welchen die korrespondierenden Verstärkungswand bildenden Vorsprünge 192, 191 der untere Wand bildenden und obere Wand bildenden Bereiche 177, 176 aneinander stoßen. Die Vertiefungen 194 sind auf den korrespondierenden Kopfendflächen der Vorsprünge 193 ausgebildet, um es den korrespondierenden Kopfendbereichen der Verstärkungswand bildenden verlängerten Vorsprünge 191, 192 zu erlauben, hierein eingepasst zu werden. Andere strukturelle Merkmale des Rohr bildenden Me tallblechs 195 sind gleich zu jenen des Rohr bildenden Metallblechs 175, welches in der 23 gezeigt ist.
Das Rohr bildende Metallblech 195 wird schrittweise an linken und rechten Seitenkanten des Verbindungsbereiches 178 durch einen Profilwalzprozess (siehe 27(b)) gefaltet, bis eine Haarnadelform angenommen ist. Die innere Seitenwand bildenden verlängerten Vorsprünge 168, 169 werden dazu gebracht, gegeneinander zu stoßen, und der Vorsprung 169a wird dazu gebracht in die Vertiefung 168a presseingepasst zu werden. Außerdem werden die Kopfendbereiche der Verstärkungswand bildenden verlängerten Vorsprünge 191 des obere Wand bildenden Bereichs 176 dazu veranlasst, in die korrespondierenden Vertiefungen 194 der Vorsprünge 193 des untere Wand bildenden Bereichs 177 eingepasst zu werden, und die Kopfendbereiche der Verstärkungswand bildenden verlängerten Vorsprünge 192 des untere Wand bildenden Bereichs 177 werden dazu veranlasst, in die korrespondierenden Vorsprünge 194 der Vertiefungen 193 des obere Wand bildenden Bereichs 176 eingepasst zu werden.
Als nächstes wird der äußere Seitenwand bildende verlängerte Vorsprung bildende Bereich 179 entlang der äußeren Oberflächen der innere Seitenwand bildenden verlängerten Vorsprünge 168, 169 gefaltet, und einer seiner Kopfendbereiche wird verformt, um mit dem untere Wand bildenden Bereich 177 in Eingriff zu kommen, wodurch ein gefaltetes Element 196 (siehe 27(c)) erhalten wird.
Anschließend wird das gefaltete Element 196 bei einer festgelegten Temperatur erhitzt, um die Kopfendbereiche der innere Seitenwand bildenden verlängerten Vorsprünge 168, 169 zu verlöten, die Kopfendbereiche der Verstärkungswand bildenden verlängerten Vorsprünge 191, 192 mit den korrespondierenden Vorsprüngen 193 zu verlöten, und den äußere Seitenwand bildenden verlängerten Vorsprun bildenden Bereich 179 mit den innere Seitenwand bildenden verlängerten Vorsprüngen 168, 169 und dem untere Wand bildenden Bereich 177 zu verlöten. Auf diese Weise wird das Wärmetauscherrohr 190 hergestellt. Die Wärmetauscherrohre 190 werden während der Herstellung des Gaskühlers 1 oder des Verdampfers 40 hergestellt.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Der Wärmetauscher der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise als ein Gaskühler oder ein Verdampfer eines überkritischen Kältekreislaufes verwendet, in dem ein CO₂ (Kohlendioxid) Kältemittel oder ein ähnliches überkritisches Kältemittel verwendet wird.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Wärmetauschersammelbehältertank 2 (3) eines Gaskühlers 1, welcher als ein Wärmetauscher dient, beinhaltet ein Tankbildungselement 7A (7B, 7C), eine Rohrverbindungsplatte 8, welche mit einer äußeren Oberfläche des Tankbildungselementes 7A (7B, 7C) verbunden ist, und ein Trennelement 9A (9B, 9C), welches innerhalb des Tankbildungselementes 7A (7B, 7C) angeordnet und mit diesem verbunden und das dafür ausgelegt ist, das Innere des Tankbildungselementes 7A (7B, 7C) in eine Mehrzahl von Kältemittelkanälen 22 zu teilen, die sich in der Längsrichtung des Tankbildungselementes 7A (7B, 7C) erstrecken und in der Vorne-Hinten-Richtung angeordnet sind. Rohreinsetzungsöffnungen 13 (21) sind in einer Wand des Tankbildungselementes 7A (7B, 7C) und in der Rohrverbindungsplatte 8 in gegenseitig in Linie zueinander angeordneten Positionen ausgebildet. Rohrendeneinpassausschnitte 23 für die teilweise Aufnahme korrespondierender Endbereiche der Wärmetauscherrohre 4 sind in dem Trennelement 9A (9B, 9C) so ausgebildet, dass sie mit den korrespondierenden Rohreinsetzungsöffnungen 13 (21) in Linie liegen. Bei dem Gaskühler 1 kann das Querschnittsprofil des Sammelbehältertanks 2 (3) so ausgewählt werden, dass es für einen Installationsraum für den Gaskühler 1 geeignet ist, und die Querschnittsform und -fläche des Kältemittelkanals des Sammelbehältertanks 2 (3) kann auf einfache Weise verändert werden.

Claims

Ein Wärmetauscher mit einem Paar von Sammelbehältertanks, welche beabstandet zueinander angeordnet sind, und einer Mehrzahl von Wärmetauscherrohren, welche parallel zueinander zwischen den Sammelbehältertanks angeordnet sind und welche jeweils gegenüber liegende Endbereiche aufweisen, die mit den jeweiligen Sammelbehältertanks verbunden sind, wobei die zwei Sammelbehältertanks jeweils ein hohles Tankbildungselement und ein Trennelement, welches innerhalb des Tankelementes angeordnet und mit diesem verbunden und dafür ausgelegt ist, das Innere des Tankbildungselements in eine Mehrzahl von Kältemittelkanälen zu teilen, die sich in der Längsrichtung des Tankbildungselements erstrecken und in der Vorne-Hinten-Richtung angeordnet sind, aufweisen.
Ein Wärmetauscher gemäß Anspruch 1, worin eine Mehrzahl von Rohreinsetzöffnungen in den Tankbildungselementen ausgebildet sind; eine Mehrzahl von Rohrendeneinsetzausschnitten, zur teilweisen Aufnahme von korrespondierenden Endbereichen der Wärmetauscherrohre, in den Trennelementen derart ausgebildet sind, dass sie in Linie mit den korrespondierenden Rohreinsetzöffnungen liegen; und die Wärmetauscherrohre mit den zwei Sammelbehältertanks derart verbunden sind, dass deren Endbereiche durch die korrespondierenden Rohreinsetzöffnungen der Tankbildungselemente eingesetzt und in die korrespondierenden Rohrendeneinsetzausschnitte der Trennelemente eingepasst sind.
Ein Wärmetauscher gemäß Anspruch 1, welcher weiterhin Rohrverbindungsplatten aufweist, die mit den korrespondierenden äußeren Oberflächen der Tankbildungselemente verbunden sind, wobei eine Mehrzahl von Rohreinsetzöffnungen in den Rohrverbindungsplatten derart ausgebildet sind, dass sie in Linie mit den korrespondierenden Rohreinsetzöffnungen des Kanalbildungselementes liegen, und wobei die Wärmetauscherrohre mit den zwei Sammelbehältern derart verbunden sind, dass deren Endbereiche durch die Rohreinsetzöffnungen der Rohrverbindungsplatten eingesetzt sind.
Ein Wärmetauscher gemäß Anspruch 1, worin die Trennelemente die Form von verlängerten Platten annehmen und derart angeordnet sind, dass deren Breitenrichtung mit der Höhenrichtung der hohlen Bereiche der Tankbildungselemente zusammenfällt.
Ein Wärmetauscher gemäß Anspruch 1, worin die Trennelemente einen Querschnitt haben, der dem Buchstaben U ähnelt, und die Trennelemente derart angeordnet sind, dass die Breitenrichtung eines Paares von gegenüber liegenden Wänden von jedem Trennelement mit der Höhenrichtung der hohlen Bereiche der Tankelemente zusammenfällt, und dass Enden der gegenüber liegenden Wände den Rohreinsetzöffnungen gegenüber liegen.
Ein Wärmetauscher gemäß Anspruch 1, worin die Trennelemente die Form einer gewellten Platte annehmen, welche eine Mehrzahl von flachen Bereichen, die parallel zueinander angeordnet sind, und eine Mehrzahl von Verbindungsbereichen, die jeweils benachbarte flache Bereiche verbinden, aufweisen, wobei die Breitenrichtung der flachen Bereiche mit der Höhenrichtung der hohlen Bereiche der Tankbildungselemente zusammenfällt.
Ein Wärmetauscher gemäß Anspruch 1, worin ein erster Sammelbehältertank der paarweise angeordneten Sammelbehältertanks eine Mehrzahl von Tankbildungselementen aufweist, welche in einer ihrer Längsrichtungen in Linie zueinander angeordnet sind; ein zweiter Sammelbehältertank der paarweise angeordneten Sammelbehältertanks Tankbildungselemente aufweist, deren Anzahl geringer als die Anzahl der Tankbildungselemente des ersten Sammelbehältertanks ist; und er so angeordnet ist, dass er zwei benachbarten Tankbildungselementen des ersten Sammelbehältertanks gegenüber liegt; und ein Kältemittel, welches in ein Tankbildungselement des ersten Sammelbehältertanks eintritt, durch alle Wärmetauscherrohre und die Tankbildungselemente des zweiten Sammelbehältertanks strömt und in ein weiteres Tankbildungselement des ersten Sammelbehältertanks eintritt.
Ein Wärmetauscher gemäß Anspruch 7, worin die Anzahl der Tankbildungselemente des ersten Sammelbehältertanks zwei ist; die zwei Tankbildungselemente miteinander über eine Trennplatte so verbunden sind, dass eine Kommunikation zwischen deren hohlen Bereichen verhindert wird; und die Anzahl der Tankbildungselemente des zweiten Sammelbehältertanks eins ist.
Ein Wärmetauscher gemäß Anspruch 1, worin der erste Sammelbehältertank der paarweise angeordneten Sammelbehältertanks zwei Tankbildungselemente aufweist, die miteinander in dessen Längsrichtung in Linie angeordnet sind; der zweite Sammelbehältertank der paarweise angeordneten Sammelbehältertanks derart angeordnet ist, dass er den zwei Tankbildungselementen des ersten Sammelbehältertanks gegenüber liegt; die Tankbildungselemente der zwei Sammelbehältertanks jeweils eine Mehrzahl von Öffnungsgruppen aufweisen, welche in einer Mehrzahl von Reihen, die voneinander in der Vorne-Hinten-Richtung beabstandet sind, bereit gestellt sind, wobei jede Öffnungsgruppe eine Mehrzahl von Rohreinsetzungsöffnungen aufweist, welche darin beabstandet voneinander in dessen Längsrichtung ausgebildet sind; ein Trennelement, welches die Form einer gewellten Platte annimmt, die eine Mehrzahl von flachen Bereichen, welche parallel zueinander angeordnet sind, und eine Mehrzahl von Verbindungsbereichen, welche jeweils benachbarte flache Bereiche verbinden, aufweist, innerhalb jedes Tank bildungselementes der zwei Sammelbehältertanks so angeordnet ist, dass die Breitenrichtung der flachen Bereiche mit der Höhenrichtung eines hohlen Bereichs von jedem Tankbildungselement zusammenfällt, und dass zumindest ein flacher Bereich zwischen den Rohreinsetzöffnungen angeordnet ist, die benachbart zueinander in der Vorne-Hinten-Richtung des Tankbildungselementes angeordnet sind; eine Mehrzahl von Rohrendeneinsetzausschnitten für die teilweise Aufnahme korrespondierender Endbereiche der Wärmetauscherrohre in den Trennelementen derart ausgebildet sind, dass sie in Linie mit den korrespondierenden Rohreinsetzöffnungen liegen; die Wärmetauscherrohre mit den zwei Sammelbehältertanks derart verbunden sind, dass deren Endbereiche durch die korrespondierenden Rohreinsetzöffnungen der Tankbildungselemente eingesetzt und in die korrespondierenden Rohrendeneinsetzausschnitte der Trennelemente eingepasst sind; keine Rohrendeneinsetzausschnitte an den flachen Bereichen ausgebildet sind, welche zwischen zueinander in der Vorne-Hinten-Richtung benachbarten Rohreinsetzöffnungen angeordnet sind; und Kältemittelkanalöffnungen in den flachen Bereichen des Trennelementes ausgebildet sind, das innerhalb eines der zwei Tankbildungselemente des ersten Sammelbehältertanks angeordnet ist.
Ein überkritischer Kältekreislauf, der einen Kompressor, einen Gaskühler, einen Verdampfer, eine Druckreduzierungseinrichtung und einen Zwischenwärmetauscher, um Wärmeaustausch zwischen einem Kältemittel aus dem Gaskühler und einem Kältemittel aus dem Verdampfer durchzuführen, aufweist, und in dem ein überkritisches Kältemittel verwendet wird, wobei der Gaskühler einen Wärmetauscher gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist.
Ein überkritischer Kältekreislauf, der einen Kompressor, einen Gaskühler, einen Verdampfer, eine Druckreduzierungseinrichtung und einen Zwischenwärmetauscher, um Wärmeaustausch zwischen einem Kältemittel aus dem Gaskühler und einem Kältemittel aus dem Verdampfer durchzuführen, aufweist, und in dem ein überkritisches Kältemittel verwendet wird, wobei der Verdampfer einen Wärmetauscher gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 und 9 aufweist.
Ein Fahrzeug, in dem ein überkritischer Kältekreislauf gemäß Anspruch 10 als eine Fahrzeugklimaanlage installiert ist.
Ein Fahrzeug, in dem ein überkritischer Kältekreislauf gemäß Anspruch 11 als eine Fahrzeugklimaanlage installiert ist.