DE112005001700T5

DE112005001700T5 - Wärmetauscher

Info

Publication number: DE112005001700T5
Application number: DE112005001700T
Authority: DE
Inventors: Naohisa Oyama Higashiyama
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Mahle Behr Thermal Systems Japan Ltd
Priority date: 2004-07-15
Filing date: 2005-07-15
Publication date: 2007-05-31
Also published as: JP2006132920A; US20080053137A1; WO2006006743A1; CN1985141A; US7823406B2

Abstract

Wärmetauscher mit einem Kältemittel-Einlass-Sammler, der an seinem einen Ende einen Kältemittel-Einlass aufweist, und mehreren Wärmetauschrohren, die in Abständen längs des Einlass-Sammlers angeordnet sind und jeweils ein Ende aufweisen, das mit dem Einlass-Sammler verbunden ist,
wobei das Innere des Einlass-Sammlers durch Stromunterteilungs-Steuermittel in einen ersten Raum zum Einlassen eines Kältemittels in diesen durch den Kältemittel-Einlass und in einen mit dem Wärmetauschrohren kommunizierenden zweiten Raum unterteilt ist, wobei die beiden Räume miteinander durch einen Kommunikationsbereich kommunizieren, so dass das Kältemittel durch den zweiten Raum in eine Richtung strömt, die der Strömungsrichtung des Kältemittels in dem ersten Raum entgegengesetzt ist.

Description

QUERBEZUG AUF ZUGEORDNETE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung ist eine Anmeldung, die gemäß 35 U.S.C. §111(a) unter Beanspruchung des Vorteils gemäß 35 U.S.C. §119(e) (1) der Einreichungsdaten der provisorischen Anmeldungen Nr. 60/588,986 und Nr. 60/618,190, die am 20. Juli 2004 und am 14. Oktober 2004 eingereicht wurden, gemäß 35 U.S.C. §111(b) eingereicht wurde.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Wärmetauscher, und genauer gesagt auf Wärmetauscher, die beispielsweise zur Verwendung als Verdampfer in Klimaanlagen von Motorfahrzeugen verwendet werden können, bei denen es sich um in Motorfahrzeugen zu installierende Kühlkreisläufe handelt.
Der Begriff „Aluminium", der hierin und in den beiliegenden Ansprüchen verwendet wird, umfasst Aluminiumlegierungen zusätzlich zu reinem Aluminium. Die stromabwärtige Seite (die Richtung, die in 1 durch den Pfeil x angezeigt ist) des Luftstroms, der durch Luftdurchgangszwischenräume zwischen entsprechend benachbarten Paaren von Wärmetauschrohren des Wärmetauschers zu leiten ist, wird hierin und in den beiliegenden Ansprüchen mit „vordere", und die entgegengesetzte Seite mit „hintere" bezeichnet.
STAND DER TECHNIK
Bislang fanden als sogenannte Motorfahrzeug-Klimaanlagenverdampfer diejenigen der sogenannten gestapelten Plattenart breite Anwendung, die mehrere flache Hohlkörper, die parallel angeordnet sind und jeweils aus einem Paar von tellerartigen Platten ausgebildet sind, die zueinander weisen und entlang Umfangskanten derselben aneinander gelötet sind, und eine mit Kühlschlitzen versehene gewellte Rippe umfassen, die zwischen jedem benachbarten Paar von flachen Hohlkörpern angeordnet und an diese gelötet ist. In den vergangenen Jahren bestand jedoch ein Bedarf daran, Verdampfer zu schaffen, deren Größe und Gewicht noch weiter verringert ist und die eine höhere Leistung aufweisen.
Um einen derartigen Bedarf zu befriedigen, hat der vorliegende Anmelder bereits einen Verdampfer vorgeschlagen, der einen Wärmetauschkern, der aus Rohrgruppen in der Form von zwei Reihen ausgebildet ist, die parallel in der Vorne-Hinten-Richtung angeordnet sind und jeweils mehrere Wärmetauschrohre aufweisen, die in einem Abstand voneinander angeordnet sind, einen Kältemittel-Einlass/Auslass-Sammelbehälter, der an dem oberen Ende des Wärmetauschkerns angeordnet ist, und einen Kältemittelwende-Sammel-behälter umfasst, der an dem unteren Ende des Wärmetauschkerns angeordnet ist, wobei das Innere des Kältemittel-Einlass/Auslass-Sammelbehälters durch eine Trenn wand in einen Kältemittel-Einlass-Sammelbehälter, der an der Vorderseite positioniert ist, und einen Kältemittel-Auslass-Sammelbehälter, der an der Rückseite positioniert ist, unterteilt ist, der Einlass-Sammelbehälter mit einem Kältemittel-Einlass an einem Ende desselben versehen ist, der Auslass-Sammelbehälter mit einem Kältemittelauslass an einem Ende desselben neben dem Einlass versehen ist, das Innere des Wende-Sammelbehälters durch eine Trennwand in einen Kältemitteleinström-Sammelbehälter, der an der Vorderseite positioniert ist, und einen Kältemittelausström-Sammelbehälter, der an der Rückseite positioniert ist, getrennt ist, die Trennwand des Kältemittelwende-Sammelbehälters mehrere Kältemitteldurchgangslöcher aufweist, die in diesem ausgebildet und längs der Wand in einem Abstand angeordnet sind, die Wärmetauschrohre der vorderen Rohrgruppe obere Enden aufweisen, die mit dem Einlass-Sammelbehälter verbunden sind, die Wärmetauschrohre der hinteren Rohrgruppe obere Enden aufweisen, die mit dem Auslass-Sammelbehälter verbunden sind, die Wärmetauschrohre der vorderen Rohrgruppe untere Enden aufweisen, die mit dem Einström-Sammelbehälter verbunden sind, und die Wärmetauschrohre der hinteren Rohrgruppe untere Enden aufweisen, die mit dem Ausström-Sammelbehälter verbunden sind. Das Kältemittel, das in den Einlass-Sammelbehälter des Einlass/Auslass-Sammelbehälters strömt, wird durch die Wärmetauschrohre der vorderen Rohrgruppe in den Einström-Sammelbehälter des Wende-Sammelbehälters geleitet, strömt dann in den Ausström-Sammelbehälter durch die Kältemittel-Durchgangslöcher in der Trennwand und dann weiter in den Auslass-Sammelbehälter des Einlass/Auslass-Sammelbehälters durch die Wärmetauschrohre der hinteren Rohrgruppe (siehe Veröffentlichung der JP-A Nr. 2003-75024).
Der vorliegende Erfinder hat jedoch sehr umfangreiche Untersuchungen durchgeführt und festgestellt, dass es schwer ist, die Leistung des in der zuvor genannten Veröffentlichung offenbarten Verdampfers auf Grund der nachfolgend beschriebenen Gründe weiter zu verbessern.
Bei dem Verdampfer gemäß der zuvor genannten Veröffentlichung ist es einfacher, den Kanal innerhalb des Einlass-Sammelbehälters mit einer vergrößerten Querschnittfläche und den Kanal mit einem geringeren Widerstand zu versehen, als es im Falle von Verdampfern der gestapelten Plattenart der Fall ist. Jedoch wird dadurch das Gesamtinnenvolumen des Einlass-Sammelbehälters, in dem Wärmetauschrohrenden positioniert sind, vergrößert. Der Verdampfer wird daher dazu neigen, langsamer auf das Einschalten und Ausschalten des Kompressors anzusprechen. Genauer gesagt, wenn der Einlass-Sammelbehälter ein größeres Innenvolumen in seiner Gesamtheit aufweist, ist die Durchflussrate des Kältemittels in diesem langsamer, und das Kältemittel wird nicht in die Wärmetauschrohre strömen, bevor sich nicht eine bestimmte Kältemittelmenge in dem gesamten Inneren des Einlass-Sammelbehälters mit dem vergrößerten Innenvolumen, der mit den Wärmetauschrohren in Verbindung steht, gesammelt hat. Aus diesen Gründen wird einige Zeit verstreichen, bis der Verdampfer abzukühlen beginnt, wenn der Kompressor eingeschaltet wird. Wenn umgekehrt der Kompressor ausgeschaltet wird, wird der Temperaturanstieg des Verdampfers Variationen nach sich ziehen, was zu Variationen der Temperatur der Luft führt, die von dem Verdampfer ausgelassen wird, und zwar auf Grund des vergrößerten Gesamtinnenvolumens des Einlass-Sammelbehälters und auch auf Grund der Variationen in Bezug auf die Kältemittelmenge, die in dem Einlass-Sammelbehälter hinsichtlich der Richtung der parallelen Anordnung der Wärmetauschrohre verbleibt. Wenn der Einlass-Sammelbehälter ein vergrößertes Innenvolumen aufweist, und wenn die Durchflussrate des Kältemittels gering ist, wird das in den Einlass-Sammelbehälter strömende Kältemittel ferner nicht ruhig zu einer von dem Kältemittel-Einlass entfernten Position strömen. Eine große Kältemittelmenge wird dann in die Wärmetauschrohre der vorderen Rohrgruppe strömen, die näher an dem Auslass als die anderen Rohre angeordnet sind, während eine geringe Kältemittelmenge in die Rohre strömt, die entfernt von dem Einlass angeordnet sind, was zu einer verringerten Durchflussrate führt. Selbst im Fall der Wärmetauschrohre der hinteren Gruppe wird eine große Kältemittelmenge in die Rohre strömen, die nahe an dem Einlass positioniert sind, wohingegen eine geringere Kältemittelmenge in diejenigen Rohre strömen wird, die von dem Einlass entfernt angeordnet sind. Entsprechend gehen mit der Kältemittelmenge, die zum Wärmetausch beiträgt, Variationen durch den Wärmetauschkern in Bezug auf die Längsrichtung des Einlass-Sammelbehälters einher, und auch die Luft, die durch den Wärmetauschkern geleitet wird, variiert in Bezug auf die Temperatur an verschiedenen Positionen. Somit kann der Verdampfer keine vollständig verbesserte Wärmetauschleistung erbringen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das zuvor beschriebene Problem zu lösen und einen Wärmetauscher zu schaffen, der eine sehr gute Wärmetauschleistung aufweist.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Zur Lösung der zuvor beschriebenen Aufgabe umfasst die vorliegende Erfindung die nachfolgenden Modi.

1) Wärmetauscher mit einem Kältemittel-Einlass-Sammler, der an seinem einen Ende einen Kältemittel-Einlass aufweist, und mehreren Wärmetauschrohren, die in Abständen längs des Einlass-Sammlers angeordnet sind und jeweils ein Ende aufweisen, das mit dem Einlass-Sammler verbunden ist, wobei das Innere des Einlass-Sammlers durch Stromunterteilungs-Steuermittel in einen ersten Raum zum Einlassen eines Kältemittels in diesen durch den Kältemittel-Einlass und in einen mit dem Wärmetauschrohren kommunizierenden zweiten Raum unterteilt ist, wobei die beiden Räume miteinander durch einen Kommunikationsbereich kom munizieren, so dass das Kältemittel durch den zweiten Raum in eine Richtung strömt, die der Strömungsrichtung des Kältemittels in dem ersten Raum entgegengesetzt ist.
2) Wärmetauscher nach Unterpunkt 1), wobei das Kältemittel von dem ersten Raum in den zweiten Raum durch den Kommunikationsbereich strömt, während es eine Kehrtwende ausführt, um die Richtung zu ändern.
3) Wärmetauscher nach Unterpunkt 2), wobei die beiden Räume des Einlass-Sammlers über den Kommunikationsbereich an einem Ende gegenüber dem mit dem Kältemittel-Einlass versehenen Ende miteinander kommunizieren.
4) Wärmetauscher nach Unterpunkt 1), wobei der Kommunikationsbereich ein Kommunikationsloch aufweist, das in dem Steuermittel ausgebildet ist.
5) Wärmetauscher nach Unterpunkt 1), wobei das Steuermittel mit einem Stromunterteilungs-Einstellloch zum Einstellen der Unterteilung des Kältemittelstroms in den Wärmetauschrohren, die mit dem Einlass-Sammler verbunden sind, versehen ist.
6) Wärmetauscher nach Unterpunkt 5), wobei das Stromunterteilungs-Einstellloch in dem Steuermittel an einem Endbereich desselben ausgebildet ist, das näher an dem Kältemittel-Einlass angeordnet ist.
7) Wärmetauscher nach Unterpunkt 5), wobei die beiden Räume des Einlass-Sammlers über den Kommunikationsbereich an einem dem den Kältemittel-Einlass aufweisenden Ende gegenüber liegenden Ende miteinander kommunizieren, und wobei das Stromunterteilungs-Einstellloch in dem Steuermittel an einem Bereich von diesem gegenüber dem Kältemittel-Einlass ausgebildet und näher an dem Kältemittel-Einlass als der Kommunikationsbereich positioniert ist.
8) Wärmetauscher nach Unterpunkt 1) mit einem Kältemittel-Einlass-Sammler, der einen Kältemittel-Einlass aufweist, einem Kältemittel-Auslass-Sammler, der hinter dem Einlass-Sammler positioniert ist und einen Kältemittel-Auslass aufweist, und einem Kältemittel-Zirkulationsdurchgang, um eine Kommunikation zwischen dem Einlass-Sammler und dem Auslass-Sammler durch diesen zu erzeugen, wobei der Zirkulationsdurchlass wenigstens zwei Zwischensammler und mehrere Wärmetauschrohre aufweist, um den Einlass-Sammler, den Auslass-Sammler und sämtliche Zwischensammler durch diese in Verbindung zu halten.
9) Wärmetauscher nach Unterpunkt 8) mit einem Wärmetauschkern, der aus Rohrgruppen in der Form mehrerer Reihen, die in der Vorne-Hinten-Richtung angeordnet sind, ausgebildet ist, wobei jede der Rohrgruppen mehrere in einem Abstand angeordnete Wärmetauschrohre und zwischen entsprechend benachbarten Paaren von Wärmetauschrohren angeordnete Rippen aufweist, einem Kältemittel-Einlass-Sammler, der zu einem Ende jedes der Wärmetauschrohre po sitioniert ist und mit dem Wärmetauschrohre der Rohrgruppe wenigstens einer Reihe verbunden sind, einem Kältemittel-Auslass-Sammler, der in Richtung des einen Endes jedes Wärmetauschrohrs und hinter dem Einlass-Sammler positioniert ist und mit dem die Wärmetauschrohre einer Rohrgruppe wenigstens einer Reihe verbunden sind, einem Kältemittel-Einlass-Zwischensammler, der in Richtung des anderen Endes jedes wärmetauschrohres positioniert ist und mit dem die mit dem Einlass-Sammler verbundenen Wärmetauschrohre verbunden sind, und einem Kältemittel-Auslass-Zwischensammler, der in Richtung des anderen Endes jedes Wärmetauschrohrs und hinter dem Einlass-Zwischensammler positioniert ist und mit dem die dem Auslass-Sammler verbundenen Wärmetauschrohre verbunden sind.
10) Wärmetauscher nach Unterpunkt 9), wobei die Wärmetauschrohre flach sind und derart angeordnet sind, dass ihre Breitenrichtung in die Vorne-Hinten-Richtung weist, und eine Höhe, d.h. eine Dicke des Rohrs, von 0,71 bis 1,5 mm aufweisen.
11) Wärmetauscher nach Unterpunkt 9), wobei jede der Rippen eine gewellte Rippe mit Kammbereichen, Rillenbereichen und flachen Verbindungsbereichen, die jeweils den Kammbereich und den Rillenbereich verbinden, ist, die Rippe eine Höhe, d.h. im geraden Abstand von dem Kammbereich zu dem Rillenbereich, von 7,0 bis 10,0 mm aufweist und einen Abstand, d.h. den Abstand der Verbindungsbereiche, von 1,3 bis 1,7 mm aufweist.
12) Wärmetauscher nach Unterpunkt 11), wobei der Kammbereich und der Rillenbereich der gewellten Rippe jeweils einen flachen Bereich und einen abgerundeten Bereich aufweisen, der an jeder der gegenüber liegenden Seiten des flachen Bereiches und einteilig mit dem Verbindungsbereich vorgesehen ist, wobei der abgerundete Bereich einen Krümmungsradius von bis zu 0,7 mm aufweist.
13) Wärmetauscher nach Unterpunkt 8), wobei der Einlass-Sammler und der Auslass-Sammler durch Trennen des Inneren eines Sammelbehälters mit Unterteilungsmitteln in einen vorderen und einen hinteren Bereich vorgesehen sind.
14) Wärmetauscher nach Unterpunkt 13), wobei der Sammelbehälter ein erstes Element, mit dem die Wärmetauschrohre verbunden sind, ein zweites Element, das an das erste Element an einem Bereich von diesem gegenüber den Wärmetauschrohren gelötet ist, und zwei Schließelemente umfasst, die an gegenüber liegende Enden der ersten und zweiten Elemente gelötet sind, wobei das zweite Element einteilig mit dem Steuermittel und dem Unterteilungsmittel ausgebildet ist.
15) Wärmetauscher nach Unterpunkt 14), wobei eines der Schließmittel den Kältemittel-Einlass, der mit dem ersten Raum des Einlass-Sammlers kommuniziert, und den Kältemittel-Auslass, der mit dem Auslass-Sammler kommuniziert, umfasst.
16) Kältekreislauf mit einem Kompressor, einem Kondensator und einem Verdampfer, wobei der Verdampfer ein Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 15 aufweist.
17) Fahrzeug mit einem eingebauten Kältemittel-Kreislauf gemäß Anspruch 16 als eine Klimaanlage.

Bei dem Wärmetauscher nach einem der Unterpunkte 1) bis 4) ist das Innere des Einlass-Sammelbehälters durch Stromunterteilungs-Steuermittel in einen ersten Raum zum Einlassen eines Kältemittels in diesen durch den Kältemittel-Einlass und in einen mit dem Wärmetauschrohren kommunizierenden zweiten Raum unterteilt, und die zwei Räume kommunizieren miteinander durch einen Kommunikationsbereich, so dass das Kältemittel durch den zweiten Raum in eine Richtung strömt, die der Strömungsrichtung des Kältemittels in dem ersten Raum entgegengesetzt ist. Somit strömt das Kätemittel durch die beiden Räume mit einer höheren Geschwindigkeit als in dem in der Veröffentlichung beschriebenen Verdampfer, und das Innenvolumen des mit den Wärmetauschrohren kommunizierenden Raumes wird verringert. Wenn der Kompressor eingeschaltet wird, sammelt sich entsprechend eine spezifische Kältemittelmenge schnell in dem zweiten Raum, um in die Wärmetauschrohre zu fließen, wodurch die Zeit verkürzt wird, bis der Verdampfer zu kühlen beginnt. Wenn der Kompressor hingegen ausgeschaltet wird, werden Variationen in Bezug auf die in den zweiten Raum verbleibende Kältemittelmenge hinsichtlich der Richtung der parallelen Anordnung der Rohre verringert, was zu einem gleichmäßigen Temperaturanstieg des Verdampfers führt und der aus dem Verdampfer auszulassenden Luft eine gleichmäßige Temperatur verleiht. Der Verdampfer reagiert somit schnell auf das Ein- und Ausschalten des Kompressors. Da das Kältemittel mit einer höheren Geschwindigkeit durch die zwei Räume strömt, fließt das in den Einlass-Sammelbehälter, wenn auch in geringer Menge, einströmende Kältemittel sanfter durch den gesamten zweiten Raum. Das Kältemittel strömt in gleichmäßiger Menge durch sämtliche mit dem Einlass-Sammelbehälter verbundenen Wärmetauschrohre, so dass die Kältemittelmenge, die zum Wärmetausch beiträgt, über den Wärmetauschkern längs des Einlass-Sammelbehälters vereinheitlicht wird, und auch die durch den Kern strömende Luft weist insgesamt eine gleichmäßige Temperatur auf, wodurch eine erheblich verbesserte Wärmetauschleistung des Wärmetauschers erzielt wird. Die Beeinträchtigung der Wärmetauscherleistung wird insbesondere verhindert, wenn die Durchflussrate des Kältemittels gering ist.
In dem Fall, dass Variationen in Bezug auf die Durchflussrate des Kältemittels oder in Bezug auf die Luftströmungsgeschwindigkeit hinsichtlich der Längsrichtung des Einlass-Sammelbehälters im Falle des Wärmetauschers gemäß Abschnitt 5) auftreten, kann die Unterteilung des Kältemittelstroms in den Wärmetauschrohren, die mit dem Einlass-Sammelbehälter verbunden sind, optimiert werden.
In dem Fall, in dem das Kältemittel durch den Wärmetauscher gemäß Abschnitt 6) mit einer geringen Rate strömt, kann eine große Kältemittelmenge zu dem Bereich des zweiten Raumes geleitet werden, der am weitesten von dem Kältemittel entfernt ist. Dies führt zu einer verbesserten Wärmetauscheffizienz.
Wenn die Durchflussrate des Kältemittels einhergehend mit einem Anstieg der Luftdurchflussgeschwindigkeit an der Seite weg von dem Kältemittel-Einlass in dem Wärmetauscher gemäß Abschnitt 7) zunimmt, kann eine größere Kältemittelmenge zu der Seite des zweiten Raums geleitet werden, wo die Luftdurchflussgeschwindigkeit größer ist. Dies führt zu einer verbesserten Wärmetauscheffizienz.
Bei dem Wärmetauscher gemäß Abschnitt 10) kann die Wärmetauscheffizienz verbessert werden, wobei ein Anstieg des Luftdurchflusswiderstandes unterdrückt werden kann, um zwischen diesen eine gute Balance zu halten.
Bei dem Wärmetauscher gemäß Abschnitt 11) kann die Wärmetauscheffizienz verbessert werden und der Anstieg des Luftdurchlasswiderstandes unterdrückt werden, wobei eine gute Balance zwischen diesen beibehalten wird.
Die Anzahl von Bauteilen des Wärmetauschers gemäß Abschnitt 13) kann insgesamt verringert werden.
Bei dem Wärmetauscher gemäß Abschnitt 14) sind das Strömungsunterteilungs-Steuermittel und das Trennmittel integral mit dem zweiten Element ausgebildet. Das Steuermittel und das Trennmittel können daher innerhalb des Sammelbehälters mit vereinfachtem Arbeitsaufwand vorgesehen werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine teilweise gebrochene perspektivische Ansicht und zeigt die Gesamtkonstruktion eines Wärmetauschers der Erfindung, der zur Verwendung als ein Verdampfer geeignet ist.
2 ist eine vertikale Schnittansicht, die den Verdampfer gemäß 1 von hinten betrachtet zeigt, wobei auf die Darstellung eines Zwischenbereiches verzichtet wurde.
3 ist eine vergrößerte bruchstückhafte Querschnittansicht entlang der Linie A-A in 2.
4 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Kältemittel-Einlass/Auslass-Sammelbehälters des in 1 dargestellten Verdampfers.
5 ist eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie B-B in 2.
6 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die einen Kältemittelwende-Sammelbehälter des in 1 dargestellten Verdampfers zeigt.
7 ist eine Schnittansicht entlang der Linie C-C in 2.
8 ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Bereich eines Wärmetauschkerns des in 1 dargestellten Verdampfers zeigt.
9 ist ein Diagramm, das zeigt, wie ein Kältemittel durch den in 1 dargestellten Verdampfer strömt.
BESTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Bei dieser Ausführungsform handelt es sich um einen Wärmetauscher der Erfindung, der zur Verwendung als ein Verdampfer in Motorfahrzeug-Klimaanlagen verwendet werden kann, in denen ein Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoff-Kältemittel verwendet wird.
In der nachfolgenden Beschreibung werden die oberen und unteren Seiten und die linken und rechten Seiten der 1 und 2 entsprechend mit „obere", „untere", „linke" und „rechte" bezeichnet.
Die 1 bis 3 zeigen die Gesamtkonstruktion eines Verdampfers, die 4 bis 8 zeigen die Konstruktionen von Hauptteilen, und 9 zeigt, wie ein Kältemittel durch den Verdampfer strömt.
Die 1 bis 3 zeigen einen Verdampfer 1, der einen Kältemittel-Einlass/Auslass-Sammelbehälter 2 aus Aluminium und einen Kältemittelwende-Sammelbehälter 3 aus Aluminium, die übereinander und voneinander beabstandet angeordnet sind, und einen zwischen den beiden Behältern 2 und 3 angeordneten Wärmetauschkern 4 aufweist.
Der Kältemittel-Einlass/Auslass-Sammelbehälter 2 umfasst einen Kältemittel-Einlass-Sammler 5 an der vorderen Seite (die stromabwärtige Seite in Bezug auf die Strömungsrichtung von Luft durch den Verdampfer) angeordnet ist, und einen Kältemittel-Auslass-Sammler 6, der an der hinteren Seite (die stromaufwärtige Seite in Bezug auf den Luftstrom) angeordnet ist. Ein Kältemittel-Einlassrohr 7 aus Aluminium ist mit dem Einlass-Sammler 5 des Behälters 2 verbunden, und ein Kältemittel-Auslassrohr 8 aus Aluminium ist mit dem Auslass-Sammler 6 des Behälters verbunden. Der Kältemittelwende-Sammelbehälter 3 umfasst einen Kältemitteleinström-Sammler 9 (Kältemittel-Einlass-Zwischensammler), der an der Vorderseite positioniert ist, und einen Kältemittelausström-Sammler 11 (Kältemittel-Auslass-Zwischensammler), der an der Rückseite angeordnet ist.
Der Wärmetauschkern 4 umfasst Rohrgruppen 13 in Form mehrerer Reihen, d.h. zwei Reihen bei der vorliegenden Ausführungsform, die parallel in der Vorne-Hinten-Richtung angeordnet sind, wobei jede Rohrgruppe 13 mehrere Wärmetauschrohre 12 aufweist, die parallel in der Links-Rechts-Richtung in einem Abstand angeordnet sind. Gewellte Rippen 14 sind entsprechend in den Luftdurchlass-Zwischenräumen zwischen entsprechend benachbarten Paaren von Wärmetauschrohren 12 der Rohrgruppen 13 und auch außerhalb der Wärmetauschrohre 12 an den linken und rechten gegenüber liegenden Enden der Rohrgruppen 13 angeordnet und jeweils mit dem benachbarten Wärmetauschrohr 9 verlötet. Eine Aluminiumseitenplatte 15 ist außen an den jeweils linken und rechten Enden der gewellten Rippe 14 angeordnet und mit dieser verlötet. Die Wärmetauschrohre 12 der vorderen Rohrgruppe 13 umfassen obere und untere Enden, die entsprechend mit dem Einlass-Sammler 5 und dem Einström-Sammler 9 verbunden sind und die Wärmetauschrohre 12 der hinteren Rohrgruppe 13 umfassen obere und untere Enden, die entsprechend mit dem Auslass-Sammler 6 und dem Ausström-Sammler 11 verbunden sind.
Unter Bezugnahme auf die 2 bis 5 umfasst der Kältemittel-Einlass/Auslass-Sammelbehälter 2 ein plattenartiges erstes Element 16 aus einem Aluminiumlötblech, das an gegenüber liegenden Flächen eine Lötmaterialschicht aufweist und mit dem die Wärmetauschrohre 12 verbunden sind, ein zweites Element 17 aus einem Aluminiumextrudat, das die obere Seite des ersten Elementes 16 abdeckt, und Aluminiumaufsätze 18, 19 (Verschlusselemente) aus einem Aluminiumlötblech, an dessen gegenüber liegenden Flächen eine Lötmaterialschicht vorgesehen ist und das mit gegenüber liegenden Enden der beiden Elemente 16, 17 zum Verschließen der entsprechenden gegenüber liegenden Endöffnungen verbunden ist. Eine Aluminiumverbindungsplatte 21, die ihre Längserstreckung in der Vorne-Hinten-Richtung aufweist, ist an die Außenfläche des Aufsatzes 19 an dem rechten Ende gelötet, um sich sowohl über den Einlass-Sammler 5 als auch über den Auslass-Sammler 6 zu erstrecken. Die Kältemitteleinlass- und die Kältemittelauslassrohre 7, 8 sind mit der Verbindungsplatte 21 verbunden.
Das erste Element 16 umfasst sowohl an seinen vorderen als auch an seinen hinteren Seitenbereichen einen gebogenen Bereich 22 in der Form eines Kreisbogens mit geringer Krümmung im Querschnitt, der sich abwärts in seinem mittleren Bereich wölbt. Der gebogene Bereich 22 umfasst mehrere Rohreinsetzschlitze 23, die sich in der Vorne-Hinten-Richtung erstrecken und in Links-Rechts-Richtung, d.h. in lateraler Richtung, beabstandet angeordnet sind. Jedes entsprechende Paar von Schlitzen 23 in den vorderen und hinteren gebogenen Bereichen 22 weist die gleiche Position in Bezug auf die laterale Richtung auf. Die vordere Kante des vorderen gebogenen Bereiches 22 und die hintere Kante des hinteren gebogenen Bereiches 22 sind integral mit entsprechenden aufrechten Wänden 22a versehen, die sich über die gesamte Länge des Elementes 16 erstrecken. Das erste Element 16 umfasst zwischen den beiden ge bogenen Bereichen 22 einen flachen Bereich 24 mit mehreren Durchgangslöchern 25, die in Abständen in der lateralen Richtung angeordnet sind.
Die gebogenen Bereiche 22, die aufrechten Wände 22a, die Rohreinsetzschlitze 23, der flache Bereich 24 und die Durchgangslöcher 25 werden gleichzeitig bei der Herstellung des ersten Elementes 16 aus einem Aluminiumlötblech durch Pressbearbeitung erzeugt.
Das zweite Element 17 weist einen im wesentlichen m-förmigen Querschnitt auf, der nach unten offen ist, und umfasst vordere und hintere zwei Wände 26, die sich lateral erstrecken, eine Trennwand 27, die in dem mittleren Bereich zwischen den beiden Wänden 26 vorgesehen ist und sich lateral als Trennmittel zum Trennen des Inneren des Kältemittel-Einlass/Auslass-Sammelbehälters 2 in vordere und hintere zwei Räume erstreckt, und zwei im wesentlichen kreisbogenförmige Verbindungswände 28, die sich aufwärts wölben, einen im wesentlichen kreisbogenförmigen Querschnitt aufweisen und integral die Trennwand 27 mit den entsprechenden vorderen und hinteren Wänden 26 an ihren oberen Enden verbinden.
Die vordere Wand 26 und die Trennwand 27 des zweiten Elementes 17 sind integral an ihren unteren Enden über die gesamte Länge des Elementes 17 mit Hilfe einer Stromtrennsteuerwand 10 befestigt, die als ein Stromteilungssteuermittel dient und innerhalb des Einlass-Sammlers vorgesehen ist. Auf der gleichen Höhe wie die Stromunterteilungssteuerwand 10 sind die hintere Wand 26 und die Trennwand 27 des zweiten Elementes 17 einteilig an ihren unteren Enden über die gesamte Länge des Elementes 17 mit Hilfe einer Stromunterteilungssteuerwand 29 verbunden, die als ein Stromunterteilungssteuermittel dient und innerhalb des Auslass-Sammlers vorgesehen ist.
Ein Durchbruch 10a ist in der Steuerwand 10 innerhalb des Einlass-Sammlers ausgebildet. Die Wand 10 umfasst ferner zwei Stromunterteilungseinstell-Durchgangslöcher 20A, 20B, die entsprechend in der Nähe des Durchbruches 10a und des rechten Endes der Wand positioniert sind. Die Steuerwand 29 in dem Auslass-Sammler umfasst längliche Kältemittel-Durchgangslöcher 31A, 31B, die sich seitlich erstrecken und an einem hinteren Bereich desselben, der von den linken und rechten Endbereichen der Wand verschieden ist, ausgebildet und in einem Abstand seitlich von diesem angeordnet sind. Das längliche Loch 31A in dem mittleren Bereich der Wand hat eine geringere Länge als die anderen länglichen Löcher 31B, und ist zwischen einem benachbarten Paar von Wärmetauschrohren 12 angeordnet.
Die Trennwand 27 umfasst ein unteres Ende, das abwärts über die unteren Enden der vorderen und hinteren Wände 26 vorsteht, und ist einteilig mit mehreren Vorsprüngen 27a versehen, die abwärts von der unteren Kante der Wand 27 vorstehen, wobei die Vorsprünge 27a in der lateralen Richtung beabstandet angeordnet und in die Durchgangslö cher 25 des ersten Elementes 16 eingesetzt sind. Die Vorsprünge 27a werden ausgebildet, indem bestimmte Bereiche der Trennwand 27 ausgeschnitten werden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die Stromunterteilungssteuerwand 10 einteilig mit der vorderen Wand 26 und der Trennwand 27 ausgebildet, und die Stromunterteilungssteuerwand 29 ist integral mit der hinteren Wand 26 und der Trennwand 27 ausgebildet, wobei eine von der vorderen Wand 26 und der Trennwand 27 separate Wand und eine von der hinteren Wand 26 und der Trennwand 27 separate Wand angeordnet werden können, um die entsprechenden Steuerwände 10 und 29 zu bilden.
Das zweite Element 17 wird durch Extrudieren von vorderen und hinteren Wänden 26, einer Trennwand 27, von Verbindungswänden 28 und von zwei Steuerwänden 10, 29 in die Form eines einteiligen Stückes erzeugt, nachdem ein Durchbruch 10a und Stromunterteilungseinstelllöcher 20A, 20B in der Steuerwand 10 und Kältemitteldurchlasslöcher 20, 31A, 31B in der Steuerwand 29 gepresst und Bereiche der Trennwand 27 zum Ausbilden der Vorsprünge 27a weggeschnitten wurden.
Jeder der Aufsätze 18, 19 weist die Form einer Platte auf, die im wesentlichen in Übereinstimmung mit der Querschnittform der Kontur der Kombination der ersten und zweiten Elemente 16, 17 geformt ist, und ist aus einem Aluminiumlötblech mit einer Lötmaterialschicht an gegen über liegenden Flächen desselben mittels Pressbearbeitung hergestellt. Der rechte Aufsatz 19 umfasst einen vorderen Bereich, der einteilig mit einem oberen linken Vorsprung 30, der in den oberen Teil des Einlass-Sammlers 5 oberhalb der Steuerwand 10 einzusetzen ist, und mit einem unteren linken Vorsprung 32 versehen, der unterhalb des Vorsprungs 30 von diesem beabstandet angeordnet ist und in den unteren Teil des Sammlers 5 unterhalb der Wand 10 einzusetzen ist. Der rechte Aufsatz 19 umfasst einen hinteren Bereich, der einteilig mit einem oberen linken Vorsprung 33 versehen ist, der in den oberen Teil des Auslass-Sammlers 6 oberhalb der Steuerwand 29 einzusetzen ist, und mit einem unteren linken Vorsprung 34, der unterhalb von dem Vorsprung 33 und von diesem beabstandet angeordnet und in den unteren Teil des Sammlers 6 unter der Wand 29 einzusetzen ist. Der rechte Aufsatz 19 umfasst Eingriffsansätze 36, die nach links vorstehen und einteilig an einem kreisbogenförmigen Bereich zwischen der oberen Kante von diesem und jeder der vorderen und hinteren Seitenkanten von diesem und auch auf jeden der vorderen und hinteren Bereiche der unteren Kante von diesem ausgebildet sind. Der obere linke Vorsprung 30 des rechten Aufsatzes 19 an dem vorderen Bereich von diesem umfasst eine Bodenwand, die mit einem Kältemittel-Einlass 37 versehen ist. Der obere linke Vorsprung 33 des Aufsatzes 19 an dem hinteren Bereich von diesem umfasst eine Bodenwand, die mit einem Kältemittelauslass 38 versehen ist.
Der linke Aufsatz 18 umfasst einen vorderen Bereich, der einteilig mit einem rechten Vorsprung 39 vorgesehen ist, der in den Einlass-Sammler 5 einzusetzen ist. Der linke Aufsatz 18 umfasst einen hinteren Bereich, der einteilig mit einem oberen rechten Vorsprung 41, der in das obere Teil des Auslass-Sammlers 6 oberhalb der Steuerwand 29 einzusetzen ist, und mit einem unteren rechten Vorsprung 42 versehen ist, der unterhalb von dem Vorsprung 41 und von diesem beabstandet angeordnet und in den unteren Teil des Sammlers 6 unter der Wand 29 einzusetzen ist. Der linke Aufsatz 18 umfasst Eingriffsansätze 43, die nach rechts vorstehen und einteilig mit diesem an einem kreisbogenförmigen Bereich zwischen der oberen Kante von diesem und jeder der oberen und unteren Seitenkanten von diesem auch an jedem der vorderen und hinteren Bereiche der unteren Kante von diesem ausgebildet sind. In den Bodenwänden der rechten Vorsprünge 39, 41 ist keine Öffnung ausgebildet.
Die Verbindungsplatte 21 ist aus einem reinen Aluminiummaterial durch Pressbearbeitung hergestellt und umfasst einen kurzen zylindrischen Kältemitteleinlassbereich 45, der mit dem Einlass 37 des rechten Aufsatzes 19 kommuniziert, und einen kurzen zylindrischen Kältemittel-Auslassbereich 46, der mit dem Auslass 38 des Aufsatzes kommuniziert. Die Verbindungsplatte 21 umfasst obere und untere Kanten, die jeweils mit einem gebogenen Bereich 47 versehen sind, der links vorsteht und zwischen dem Einlassbereich 45 und dem Auslassbereich 46 positioniert ist. Die oberen und unteren gebogenen Bereiche 47 sind mit Bereichen des Behälters 2 zwischen dem Einlass-Sammler 5 und dem Auslass-Sammler 6 in Eingriff. Die Verbindungsplatte 21 umfasst ferner Eingriffsansätze 48, die nach links vorstehen und einteilig mit der unteren Kante von dieser entsprechend an den vorderen und hinteren Enden ausgebildet sind. Die Ansätze 48 sind mit der unteren Kante des rechten Aufsatzes 19 in Eingriff.
Die ersten und zweiten Elemente 16, 17 des Kältemittel-Einlass/Auslass-Sammelbehälters 2, die beiden Aufsätze 18, 19 und die Verbindungsplatte 21 sind in der folgenden Art und Weise miteinander verlötet. Die ersten und zweiten Elemente 16, 17 werden unter Verwendung der Lötmaterialschicht des ersten Elementes 16 miteinander verlötet, wobei die Vorsprünge 27a des zweiten Elementes 17 durch die entsprechenden Durchgangslöcher 25 des ersten Elementes im Klemmeingriff mit diesem eingesetzt sind, und wobei die oberen Enden der vorderen und hinteren aufrechten Wände 22a des ersten Elementes 16 auf diese Weise mit den unteren Enden der vorderen und hinteren Wände 26 des zweiten Elementes 17 in Eingriff sind. Der rechte Aufsatz 19 wird an die ersten und zweiten Elemente 16, 17 unter Verwendung der Lötmaterialschicht des Aufsatzes 19 gelötet, wobei der obere Vorsprung 30 des vorderen Bereiches in den oberen Raum innerhalb der beiden Elemente 16, 17 vor der Trennwand 27 und oberhalb der Steuerwand 10 eingesetzt ist, der untere Vorsprung 32 des vorderen Bereiches in den unteren Raum innerhalb der beiden Elemente 16, 17 vor der Trennwand 27 und unterhalb der Steuerwand 10 eingesetzt ist, der obere Vorsprung 33 des hinteren Bereiches in den oberen Raum innerhalb der beiden Elemente 16, 17 hinter der Trennwand 27 und oberhalb der Steuerwand 29 eingesetzt ist, der untere Vorsprung 34 des hinteren Bereiches in den unteren Raum hinter der Trennwand 27 und unterhalb der Steuerwand 29 eingesetzt ist, die oberen Eingriffsansätze 36 mit den Verbindungswänden 28 des zweiten Elementes 17 in Eingriff sind und die unteren Eingriffsansätze 36 mit den gebogenen Bereichen 22 des ersten Elementes 16 in Eingriff sind. Der linke Aufsatz 18 wird an die ersten und zweiten Elemente 16, 17 unter Verwendung der Lötmaterialschicht des Aufsatzes 1 gelötet, wobei der Vorsprung 39 des vorderen Bereiches in den Raum innerhalb der beiden Elemente 16, 17 vor der Trennwand 27 eingesetzt ist, der obere Vorsprung 41 des hinteren Bereiches in den oberen Raum innerhalb der beiden Elemente 16, 17 hinter der Trennwand 27 und oberhalb der Steuerwand 29 eingesetzt ist, der untere Vorsprung 42 des hinteren Bereiches in den unteren Raum hinter der Trennwand 27 und unterhalb der Steuerwand 29 eingesetzt ist, die oberen Eingriffsansätze 43 mit den Verbindungswänden 28 des zweiten Elementes 17 in Eingriff sind und die unteren Eingriffsansätze 43 mit den gebogenen Bereichen 22 des ersten Elementes 16 in Eingriff sind. Die Verbindungsplatte 21 wird an den rechten Aufsatz 19 unter Verwendung der Lötmaterialschicht des Aufsatzes 19 gelötet, wobei der obere gebogene Bereich 47 mit dem mittleren Bereich, in Bezug auf die Vorne-Hinten-Richtung, des rechten Aufsatzes 19 und mit dem Bereich des zweiten Elementes 17 zwischen den beiden Verbindungswänden 28 in Eingriff ist, der untere gebogene Bereich 47 mit dem mittleren Bereich, in Bezug auf die Vorne-Hinten-Richtung, des rechten Aufsatzes 19 und dem flachen Bereich 24 des ersten Elementes 16 in Eingriff ist, und die Eingriffsansätze 48 mit der unteren Kante des Aufsatzes 19 in Eingriff sind.
Auf diese Weise wird der Kältemittel-Einlass/Auslass-Sammelbehälter 2 hergestellt. Der Bereich des zweiten Elementes 17 vor der Trennwand 27 dient als der Einlass-Sammler 2, und der Bereich des Elementes 17 hinter der Trennwand 29 dient als der Auslass-Sammler 6. Der Einlass-Sammler 5 ist durch die Stromunterteilungssteuerwand 10 in obere und untere zwei Räume 5a, 5b unterteilt, die miteinander über die Stromunterteilungseinstelllöcher 20a, 20b kommunizieren. Der Auslass-Sammler 6 ist durch die Stromunterteilungs-Steuerwand 29 in obere und untere zwei Räume 6a, 6b unterteilt, die über die länglichen Löcher 31A, 31B miteinander kommunizieren. Der Kältemittel-Einlass 37 des rechten Aufsatzes 19 kommuniziert mit dem oberen Raum 5a des Einlass-Sammlers 5. Der Kältemittelauslass 38 kommuniziert mit dem oberen Rand 6a des Auslass-Sammlers 6. Der Kältemitteleinlassbereich 45 der Verbindungsplatte 21 kommuniziert mit dem Kältemitteleinlass 37, und der Kältemittelauslassbereich 46 von dieser kommuniziert mit dem Auslass 38. Der obere Raum 5a des Einlass-Sammlers 5 ist ein erster Raum, der mit dem Ein lass 37 kommuniziert, und der untere Raum 5b desselben ist ein zweiter Raum, der mit den Wärmetauschrohren 12 der vorderen Gruppe 13 kommuniziert. Die Öffnung am linken Ende, die durch den Durchbruch 10a in der Einlass-Sammler-Stromunterteilungs-Steuerwand 10 vorgesehen ist, wird durch den linken Aufsatz 18 verschlossen, wodurch ein Kommunikationsloch 40 vorgesehen wird, durch das die beiden Räume 5a, 5b an ihren linken Enden miteinander kommunizieren. Obwohl das Kommunikationsloch 40 durch Verschließen der Öffnung am linken Ende des Durchbruchs 10a mit Hilfe des linken Aufsatzes 18 erzeugt wird, kann ein Kommunikationsloch alternativ erzeugt werden, in dem ein Kommunikationsloch an einem linken Endbereich der Steuerwand 10 anstelle des Durchbruches ausgebildet wird. Der obere Raum 6a des Auslass-Sammlers 6 ist ein erster Raum, der mit dem Auslass 38 kommuniziert, und der untere Raum 6b ist ein zweiter Raum, der mit den Wärmetauschrohren 12 der hinteren Gruppe 13 kommuniziert.
Unter Bezugnahme auf die 2, 3, 6 und 7 umfasst der Kältemittelwende-Sammelbehälter 3 ein plattenartiges erstes Element 70, das aus einem Aluminiumlötblech, das an seinen gegenüber liegenden Flächen eine Lötmaterialschicht aufweist, hergestellt ist und mit dem die Wärmetauschrohre 12 verbunden sind, ein zweites Element 71, das aus einem reinen Aluminiumextrudat hergestellt ist und die untere Seite des ersten Elementes 70 bedeckt, und Aluminiumaufsätze 50, 72 (Schließelemente), die aus einem Aluminiumlötblech, dessen gegenüber liegenden Flächen ei ne Lötmaterialschicht aufweisen, hergestellt ist, um die linken und rechten gegenüber liegenden Endöffnungen zu verschließen. An die äußere Fläche des linken Aufsatzes 50 ist ein Kommunikationselement 51 gelötet, das aus einem reinen Aluminiummaterial hergestellt ist, sich in der Vorne-Hinten-Richtung ausdehnt und sich sowohl über den Einström-Sammler 9 als auch den Ausström-Sammler 11 erstreckt. Der Einström-Sammler 9 und der Ausström-Sammler 11 kommunizieren an ihren linken Enden über das Kommunikationselement 51 miteinander.
Der Kältemittelwende-Sammelbehälter 3 umfasst eine obere Fläche 3a, die eine kreisbogenförmige Querschnittsform in ihrer Gesamtheit aufweist, so dass ihr mittlerer Bereich in Bezug auf die Vorne-Hinten-Richtung den höchsten Bereich 73 bildet, der sich nach und nach zu den vorderen und hinteren Seiten absenkt. Der Behälter 3 ist an seinen vorderen und hinteren gegenüber liegenden Seitenbereichen mit Nuten 74 versehen, die sich entsprechend von den vorderen und hinteren gegenüber liegenden Seiten des höchsten Bereiches 73 der oberen Fläche 3a zu den vorderen und hinteren gegenüber liegenden Seitenflächen 3b erstrecken und seitlich in Abständen angeordnet sind.
Das erste Element 70 weist einen kreisbogenförmigen Querschnitt auf, der sich aufwärts an seinem mittleren Bereich in Bezug auf die Vorne-Hinten-Richtung wölbt, und ist mit einer herabhängenden Wand 70a versehen, die an jeder der vorderen und hinteren Seitenkanten von diesem integral ausgebildet ist und sich über die gesamte Länge des Elementes 70 erstreckt. Die obere Fläche des ersten Elementes 70 dient als die obere Fläche 3a des Kältemittelwende-Sammelbehälters 3, und die äußere Fläche der herabhängenden Wand 70a dient als vordere oder hintere Seitenflächen 3b des Behälters 3. Die Nuten 74 sind in jedem der vorderen und hinteren Seitenbereiche des ersten Elementes 70 ausgebildet und erstrecken sich von dem höchsten Bereich 73 in dem mittleren Bereich des Elementes 70 in Bezug auf die Vorne-Hinten-Richtung zum unteren Ende der herabhängenden Wand 70a. In jedem der vorderen und hinteren Seitenbereiche des ersten Elementes 70, bei dem es sich nicht um den höchsten Bereich 73 in dem mittleren Bereich desselben handelt, sind Rohreinsetzschlitze 75, die sich in der Vorne-Hinten-Richtung ausdehnen, zwischen entsprechend benachbarten Paaren von Nuten 74 ausgebildet. Jedes entsprechende Paar von vorderen und hinteren Rohreinsetzschlitzen 75 weist die gleiche Position in Bezug auf die laterale Richtung auf. Das erste Element 70 umfasst mehrere Durchgangslöcher 76, die in dem höchsten Bereich 73 ausgebildet und lateral in einem Abstand angeordnet sind. Die herabhängenden Wände 70a, die Nuten 74, die Rohreinsetzschlitze 75 und die Durchgangslöcher 76 des ersten Elementes 70 werden zeitgleich bei der Herstellung des Elementes 70 aus einem Aluminiumlötblech mittels einer Pressbearbeitung ausgebildet.
Das zweite Element 71 weist einen im wesentlichen w-förmigen und nach oben offenen Querschnitt auf und um fasst vordere und hintere zwei Wände 77, die jeweils aufwärts auswärts nach vorne und hinten gebogen sind und sich seitlich erstrecken, eine vertikale Trennwand 78, die an dem mittleren Bereich zwischen den beiden Wänden 77 vorgesehen ist, sich seitlich erstreckt und als ein Trennmittel zum Unterteilen des Inneren des Kältemittelwende-Sammelbehälters 3 in vordere und hintere zwei Räume dient, und zwei Verbindungswände 79, die integral die Trennwand 78 mit den entsprechenden vorderen und hinteren Wänden 77 an ihren unteren Enden verbinden.
Das obere Ende der hinteren Wand 77 des zweiten Elementes 71 ist integral mit der Trennwand 78 mit Hilfe einer Stromunterteilungs-Steuerwand 52 innerhalb des Ausström-Sammlers 11 über die gesamte Länge des Elementes 71 verbunden. Die Steuerwand 52 umfasst mehrere runde Kältemittel-Durchgangslöcher 53, die in dem hinteren Bereich ihres mittleren Bereiches in Bezug auf die Vorne-Hinten-Richtung ausgebildet sind. Die Intervalle zwischen entsprechend benachbarten Paaren von kreisförmigen Löchern 53 nimmt schrittweise entlang der Erstreckung der wand von ihrem rechten Ende zu ihrem linken Ende zu, so dass die Anzahl von Löchern 53 pro Längeneinheit der Wand 52 nach rechts abnimmt. Im Übrigen können die Intervalle zwischen entsprechend benachbarten Paaren von Löchern 53 auch alle gleich sein. Die Trennwand 78 umfasst ein oberes Ende, das aufwärts über die oberen Enden der vorderen und hinteren Wände 77 vorsteht und mit mehreren Vorsprüngen 78a versehen ist, die aufwärts von ihrer oberen Kante einteilig ausgebildet mit dieser vorstehen und lateral in einem Abstand angeordnet und in die entsprechenden Durchgangslöcher 76 in dem ersten Element 70 eingesetzt sind. Die Vorsprünge 78a werden durch Wegschneiden bestimmter Bereiche der Trennwand 78 ausgebildet. Obwohl die Steuerwand 52 integral mit der hinteren Wand 77 und der Trennwand 78 ausgebildet ist, kann auch eine von diesen Wänden 77, 78 separate Wand fest positioniert werden, um die Steuerwand 52 in dem Ausström-Sammler 11 zu erzeugen.
Das zweite Element 71 wird durch Extrudieren vorderer und hinterer Wände 77, der Trennwand 78, der Verbindungswände 79 und der Stromunterteilungs-Steuerwand 52 in der Form eines einteiligen Stückes erzeugt, wobei die runden Durchgangslöcher 53 durch Pressbearbeitung in die Steuerwand 52 eingebracht werden und Bereiche der Trennwand zum Erzeugen der Vorsprünge 78a weggeschnitten werden.
Jeder der Aufsätze 50, 72 weist die Form einer Platte auf und ist aus einem Aluminiumlötblech, dessen gegenüber liegende Flächen eine Lötmaterialschicht aufweisen, mittels Pressbearbeitung hergestellt. Der linke Aufsatz 50 umfasst einen Hauptkörper 50a, der in Übereinstimmung mit der Querschnittform der Kontur der Kombination der ersten und zweiten Elemente 70, 71 geformt ist, und einen Aufwärtsvorsprung 50b, der im wesentlichen eine trapezförmige form aufweist, integral mit einem Zwischenbereich, in Bezug auf die Vorne-Hinten-Richtung, der oberen Kante des Hauptkörpers 50a ausgebildet ist und sich aufwärts über das erste Element 70 hinaus erstreckt. Der Hauptkörper 50a des linken Aufsatzes 50 umfasst einen vorderen Bereich, der integral mit einem sich nach rechts erstreckenden Vorsprung 54, der in den Einström-Sammler 9 einzusetzen ist, ausgebildet ist, und einen hinteren Bereich, der integral mit einem oberen, sich nach rechts erstreckenden Vorsprung 55, der in den oberen Teil des Ausström-Sammlers 11 einzusetzen ist, oberhalb der Steuerwand 52 ausgebildet ist und mit einem unteren rechten Vorsprung 56, der unterhalb von dem Vorsprung 55 angeordnet und von diesem beabstandet ist und in den unteren Teil des Sammlers 11 unter der Wand 52 einzusetzen ist. Der linke Aufsatz 50 umfasst Eingriffsansätze 57, die nach rechts vorstehen und an einem kreisbogenförmigen Bereich zwischen seiner unteren Kante und jeder seiner vorderen und hinteren Seitenkanten und auch auf einem Bereich seiner oberen Kante näher an jeder seiner vorderen und hinteren Enden ausgebildet ist. Der linke Aufsatzhauptkörper 50a umfasst ferner Eingriffsansätze 58, die nach links vorstehen und an gegenüber liegenden Neigungen des Aufwärtsvorsprungs 50b desselben und an der unteren Kante von diesem an seinem mittleren Bereich in Bezug auf die Vorne-Hinten-Richtung ausgebildet sind. Durchgangslöcher 59, 60 sind entsprechend in der Bodenwand des vorderen rechten Vorsprungs 54 des linken Aufsatzes 50 und in der Bodenwand des hinteren unteren rechten Vorsprungs 56 des Aufsatzes ausgebildet. Das vordere Loch 59 erzeugt eine Kommunikation des Inneren des Einström-Sammlers 9 mit der Umgebung, und das hintere Loch 60 erzeugt eine Kommunikation zwischen dem unteren Raum des Ausström-Sammlers 11 unterhalb der Steuerwand 52 mit der Umgebung.
Der rechte Aufsatz 72 umfasst einen vorderen Bereich, der integral mit einem linken Vorsprung 81, der in den Einström-Sammler 9 einsetzbar ist, versehen ist, und einen hinteren Bereich, der integral mit einem oberen linken Vorsprung 82, der in das obere Teil des Ausström-Sammlers 11 einzusetzen ist, oberhalb der Steuerwand 52 und mit einem unteren linken Vorsprung 83 unter der Wand 52 versehen ist, der unter dem Vorsprung 82 und von diesem beabstandet positioniert und in den unteren Teil des Sammlers 11 einzusetzen ist. Der rechte Aufsatz 72 umfasst Eingriffsansätze 84, die nach links vorstehen und integral an einem kreisbogenförmigen Bereich zwischen der unteren Kante desselben und jeder seiner vorderen und hinteren Seitenkanten und auch auf einem Bereich seiner oberen Kante näher an jedem der vorderen und hinteren Enden ausgebildet sind. In dem rechten Vorsprung 81 oder in dem unteren rechten Vorsprung 83 sind keine Durchgangslöcher ausgebildet.
Das Kommunikationselement 51 ist mittels Pressbearbeitung aus einem Material aus reinem Aluminium hergestellt. Wenn das Element 51 von der linken Seite betrachtet wird, weist es die Form einer Platte mit der gleichen Größe und Form wie der linke Aufsatz 50 auf und umfasst einen Umfangskantenbereich, der an die äußere Fläche des linken Aufsatzes 50 gelötet ist. Das Kommunikationselement 51 ist mit einem auswärts gewölbten Bereich 61 versehen, um die beiden Durchgangslöcher 59, 60 des linken Aufsatzes 50 durch diesen in Kommunikation miteinander zu halten. Das Innere des gewölbten Bereiches 61 erzeugt einen Kommunikationskanal 62, um die Löcher 59, 60 des Aufsatzes 50 in Kommunikation zu halten. Der gewölbte Bereich 61 umfasst ein oberes Ende, das an dem oberen Ende des oberen Vorsprungs 50b des linken Aufsatzes 50 angeordnet ist. Dieses verleiht dem Kommunikationskanal 62 eine große Fläche, obwohl der verfügbare Raum begrenzt ist.
Die ersten und zweiten Elemente 70, 71, die beiden Aufsätze 50, 72 und das Kommunikationselement 51 des Wende-Sammelbehälters 3 sind in der folgenden Art und Weise miteinander verlötet. Die ersten und zweiten Elemente 70, 71 sind unter Verwendung der Lötmaterialschicht des ersten Elementes 70 miteinander verlötet, wobei die Vorsprünge 78a des zweiten Elementes 71 durch die entsprechenden Löcher 76 im Klemmeingriff eingesetzt und die unteren Enden der vorderen und hinteren herabhängenden Wände 70a des ersten Elementes 70 mit den oberen Enden der vorderen und hinteren Wände 77 des zweiten Elementes 71 in Eingriff sind. Die zwei Aufsätze 50, 72 sind an die ersten und zweiten Elemente 70, 71 unter Verwendung der Lötmaterialschichten der Aufsätze 50, 72 gelötet, wobei die vorderen Vorsprünge 54, 81 in den durch die zwei Elemente 70, 71 definierten Raum eingesetzt und vor der Trennwand 78 positioniert sind, die hinteren oberen Vorsprünge 55, 52 in dem durch die beiden Elemente 70, 71 definierten oberen Raum eingesetzt und hinter der Trennwand 78 und oberhalb der Stromunterteilungssteuerwand 52 positioniert sind, die hinteren unteren Vorsprünge 56, 83 in den durch die beiden Elemente 70, 71 definierten unteren Raum eingesetzt und hinter der Trennwand 78 und unterhalb der Stromunterteilungssteuerwand 72 positioniert sind, die oberen Eingriffsansätze 57, 54 mit dem ersten Element 70 in Eingriff sind und die unteren Eingriffsansätze 57 mit den vorderen und hinteren Wänden 77 des zweiten Elementes 71 in Eingriff sind. Das Kommunikationselement 51 ist an den linken Aufsatz 50 unter Verwendung der Lötmaterialschicht des Aufsatzes 50 gelötet, wobei die Eingriffsansätze 58 des Aufsatzes 50 mit dem Kommunikationselement 51 in Eingriff sind.
Auf diese weise wird der Kältemittelwende-Sammelbehälter 3 ausgebildet. Der Bereich des zweiten Elementes 71 vor der Trennwand 78 dient als der Einström-Sammler 9, und der Bereich von diesem hinter der Trennwand 78 dient als der Ausström-Sammler 11. Der Ausström-Sammler 11 ist durch die Stromunterteilungs-Steuerwand 52 in obere und untere Räume 11a, 11b unterteilt, die durch die runden Kältemittel-Durchlasslöcher 53 in Kommunikation gehalten werden. Das hintere Durchgangsloch 60 des linken Aufsatzes 50 kommuniziert mit dem unteren Raum 11b des Ausström-Sammlers 11. Das Innere des Einström-Sammlers 9 wird mit dem unteren Raum 11b des Ausström-Sammlers 11 mit Hilfe der Durchgangslöcher 59, 60 des linken Aufsatzes 50 und des Kommunikationskanals 62 in den auswärts gewölbten Bereichs 61 des Kommunikationselementes 51 in Kommunikation gehalten. Der untere Raum 11b des Ausström-Sammlers 11 ist ein erster Raum, der mit dem Einström-Sammler 9 kommuniziert, und der obere Raum 11a ist ein zweiter Raum, der mit den Wärmetauschrohren 12 der hinteren Rohrgruppe 13 kommuniziert.
Die Wärmetauschrohre 12, welche die vorderen und hinteren Rohrgruppen 13 bilden, sind jeweils aus einem reinen Aluminiumextrudatmaterial ausgebildet. Jedes Rohr 12 ist flach, weist eine große Breite in der vorne-Hinten-Richtung auf und ist in seinem Inneren mit mehreren Kältemittelkanälen 12a versehen, die sich längs des Rohrs und parallel zu diesem erstrecken (siehe 5 und 7). Das Rohr 12 umfasst vordere und hintere Endwände, die auswärts in einer Kreisbogenform gewölbt sind. Die Wärmetauschrohre 12 der ersten Gruppe 13 fluchten mit den entsprechenden Rohren der hinteren Gruppe in Bezug auf die laterale Richtung. Die Rohre 12 umfassen obere Endbereiche, die durch die Schlitze 23 in dem ersten Element 16 des Kältemittel-Einlass/Auslass-Sammelbehälters 2 eingesetzt sind, und sind mit dem ersten Element 16 unter Verwendung der Lötmaterialschicht des Elementes 16 verlötet. Die Rohre 12 umfassen untere Endbereiche, die durch die Schlitze 75 in dem ersten Element 70 des Kältemittelwende-Sammelbehälters 3 eingesetzt und mit dem ersten Element 70 unter Verwendung der Lötmaterialschicht des Elements 70 verlötet sind. Die Rohre 12 der vorderen Gruppe 13 kommunizieren mit dem Einlass-Sammler 5 und dem Ein ström-Sammler 9, und die Rohre 12 der hinteren Gruppe 13 kommunizieren mit dem Auslass-Sammler 6 und dem Ausström-Sammler 11.
Vorzugsweise weist das Wärmetauschrohr 12 eine Höhe h, d.h. eine Dicke in der lateralen Richtung (siehe 8) von 0,75 bis 1,5 mm, eine Breite in der Vorne-Hinten-Richtung von 12 bis 18 mm, eine Wanddicke der Umfangswand von 0,175 bis 0,275 mm, eine Dicke der Trennwände, welche die Kältekanäle 12a voneinander trennen, von 0,175 bis 0,275 mm, einen Abstand der Trennwände von 0,5 bis 3,0 mm und einen Krümmungsradius der äußeren Flächen der vorderen und hinteren gegenüber liegenden Endwände von 0,35 bis 0,75 mm auf.
Anstelle des Wärmetauschrohrs 12 aus Aluminiumextrudat kann ein widerstandgeschweißtes Rohr aus Aluminium verwendet werden, indem mehrere Kältekanäle durch Einsetzen innerer Rippen in das Rohr ausgebildet sind. Auch kann ein Rohr verwendet werden, das aus einer Platte aus einem Aluminiumlötblech, das an seinen gegenüber liegenden Flächen mit einer Aluminiumlötmaterialschicht versehen ist, durch Walzbearbeitung hergestellt ist und zwei flache Wandausbildungsbereiche, die durch einen Verbindungsbereich verbunden sind, einen Seitenwandausbildungsbereich, der auf jedem flachen Wandausbildungsbereich einteilig mit diesem ausgebildet ist und von einer Seitenkanten von diesem gegenüber dem Verbindungsbereich vorsteht, und mehrere Unterteilungsausbildungsbereiche umfasst, die von jedem flachen Wandausbildungsbereich einteilig mit diesem ausgebildet vorstehen und in Breitenrichtung beabstandet angeordnet sind. Das Rohr wird durch Biegen der Platte in Form einer Haarnadel in dem Verbindungsbereich und durch Löten der Seitenwandausbildungsbereiche in anstoßender Beziehung aneinander hergestellt, um Trennwände aus den Unterteilungsausbildungsbereichen auszubilden. Bei den gewellten Rippen, die in diesem Fall zu verwenden sind, handelt es sich um solche, die aus einem reinen Aluminiummaterial hergestellt sind.
8 zeigt eine gewellte Rippe 14, die aus einem Aluminiumlötblech, das an seinen gegenüber liegenden Seiten einer Lötmaterialschicht aufweist, durch Formen des Bleches in eine wellige Form hergestellt ist. Die Rippe umfasst Kammbereiche 14a, Rillenbereiche 14b und flache horizontale Verbindungsbereiche 14c, die jeweils den Kammbereich 14a und den Rillenbereich 14b verbinden. Der Verbindungsbereich 14c umfasst mehrere Kühlschlitze (nicht gezeigt), die in der Vorne-Hinten-Richtung angeordnet sind. Die gewellte Rippe 14 wird gemeinsam für die vorderen und hinteren Wärmetauschrohre verwendet. Die Breite der Rippe 14 in der Vorne-Hinten-Richtung entspricht etwa dem Abstand von der vorderen Kante des Wärmetauschrohrs 12 auf der vorderen Seite bis zur hinteren Kante des entsprechenden Wärmetauschrohrs 12 auf der hinteren Seite (siehe 3). Die Kammbereiche 14a und die Rillenbereiche 14b der Rippe 14 sind an die benachbarten Wärmetauschrohre 12 gelötet. Anstelle einer gewellten Rippe, die gemeinsam für die vorderen und hinteren Rohrgruppen 13 dient, kann auch eine gewellte Rippe zwischen jedem benachbarten Paar von Wärmetauschrohren 12 jeder Rohrgruppe 13 vorgesehen werden.
Es ist wünschenswert, dass die gewellte Rippe 14 eine Höhe A, bei der es sich um den geraden Abstand von dem Kammbereich 14a zum Rillenbereich 14b handelt, von 7,0 mm bis 10,0 mm und einen Rippenabstand P, bei dem es sich um den Abstand der Verbindungsbereiche 14c handelt, von 1,3 bis 1,7 mm aufweist. Während der Kammbereich 14a und der Rillenbereich 14b der gewellten Rippe 14 jeweils einen flachen Bereich aufweisen, der an das Wärmetauschrohr 12 in unmittelbaren Kontakt mit diesem gelötet ist, und einen abgerundeten Bereich, der an jeder der gegenüber liegenden Seiten des flachen Bereiches und einteilig mit dem Verbindungsbereich 14c vorgesehen ist, beträgt der Krümmungsradius R des abgerundeten Bereiches vorzugsweise bis zu 0,7 mm.
Der Verdampfer 1 wird hergestellt, indem die Komponenten in Kombination zusammengeheftet und sämtliche der Komponenten kollektiv gelötet werden.
Zusammen mit einem Kompressor, einem Verdampfer und einem Expansionsventil bildet der Verdampfer 1 einen Kältekreislauf, in dem ein Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoff-Kältemittel verwendet wird und der in Fahrzeugen, bei spielsweise in Motorfahrzeugen, als eine Klimaanlage eingebaut wird.
Unter Bezugnahme auf 9, die den beschriebenen Verdampfer 1 zeigt, strömt ein 2-Schicht-Kältemittel einer Dampf-Flüssigkeits-Mischphase durch einen Kompressor, einen Verdampfer und ein Expansionsventil, gelangt in den oberen Raum 5a des Kältemittel-Einlass-Sammlers 5 des Einlass/Auslass-Sammelbehälters 2 durch das Kältemittel-Einlassrohr 7, den Kältemittel-Einlassbereich 45 der Verbindungsplatte 21 und den Kältemittel-Einlass 37 des rechten Aufsatzes 19. Das Kältemittel, das in den oberen Raum 5a eintritt, strömt links durch diesen Raum 5a, macht eine Kehrtwende, um seine Richtung zu ändern, indem es durch das Verbindungsloch 40 der Stromunterteilungs-Steuerwand 10 strömt, gelangt in den unteren Raum 5b, strömt durch den Raum 5b nach rechts in eine der Strömungsrichtung in dem oberen Raum 5a entgegengesetzte Richtung und strömt unterteilt in die Kältemittelkanäle 12a sämtlicher Wärmetauschrohre 12 der ersten Gruppe 13.
Das in die Kanäle 12a der Wärmetauschrohre 12 strömende Kältemittel strömt abwärts durch die Kanäle 12a und tritt in den Kältemitteleinström-Sammler 9 des Kältemittelwende-Sammelbehälters 3 ein. Das Kältemittel in dem Sammler 9 strömt nach links, strömt weiter durch das vordere Durchgangsloch 59 des linken Aufsatzes 50, durch den Kommunikationskanal 62 innerhalb des auswärts gewölbten Bereiches 61 des Kommunikationselementes 51 und das hintere Durchgangsloch 60 des linken Aufsatzes 50, wobei seine Richtung umgekehrt wird, und tritt in den unteren Raum 11b des Ausström-Sammlers 11 ein.
Selbst wenn das Kältemittel nicht vollständig gleichmäßig unterteilt in die Wärmetauschrohre 12 der vorderen Gruppe 13 strömt und somit eine unterschiedliche Temperaturverteilung (Eigenschaften von nassem Dampf) erhält, während es durch die Rohre 12 der vorderen Gruppe 13 strömt, wird das Kältemittel vermischt und erhält insgesamt eine gleichmäßige Temperatur, wenn es nach der Umkehr von dem Einlass-Sammler 6 in den unteren Raum 11b des Ausström-Sammlers 11 strömt.
Das Kältemittel, das in den unteren Raum 11b des Ausström-Sammlers 11 eintritt, strömt nach rechts, strömt in den oberen Raum 11a durch die runden Kältemittel-Durchlasslöcher 53 in der Stromunterteilungs-Steuerwand 52 innerhalb des Ausström-Sammlers 11 und strömt unterteilt in die Kältemittelkanäle 12a sämtlicher wärmetauschrohre 12 der hinteren Gruppe 13.
Das Kältemittel, das in die Kältemittelkanäle 12a der Rohre 12 eintritt, strömt aufwärts durch die Kanäle 12a nach der Richtungsumkehr, strömt in den unteren Raum 6b des Auslass-Sammlers 6 und strömt dann in den oberen Raum 6a durch die länglichen Kältemittel-Durchlasslöcher 31A, 31B in der Stromunterteilungs-Steuerwand 29 innerhalb des Auslass-Sammlers 6. Da die Steuerwand 29 einen Stromwi derstand für den Kältemittelstrom bietet, werden die unterteilten Ströme von dem oberen Raum 11a des Ausström-Sammlers 11 in die Rohre 12 der hinteren Gruppe 13 gleichmäßig gemacht, und das Kältemittel kann auch gleichmäßig von dem unteren Raum 5b des Einlass-Sammlers 5 unterteilt in die Rohre 12 der vorderen Gruppe 13 strömen. Somit strömt das Kältemittel gleichmäßig durch sämtliche Rohre 12 der beiden Gruppen 13, wodurch eine gleichmäßige Temperaturverteilung in dem gesamten Wärmetauschkern 4 erzeugt wird.
Das Kältemittel, das in den oberen Raum 6a des Auslass-Sammlers 6 strömt, strömt anschließend über den Kältemittelauslass 38 des rechten Aufsatzes 19, den Auslassbereich 46 der Verbindungsplatte 21 und das Auslassrohr 8 aus dem Verdampfer. Während das Kältemittel durch die Kältemittelkanäle 12a der Wärmetauschrohre 12 der vorderen Rohrgruppe 13 und die Kältemittelkanäle 12a der Wärmetauschrohre 12 der hinteren Rohrgruppe 13 strömt, wird das Kältemittel einem Wärmetausch mit der Luft unterzogen, die durch die Luftdurchlass-Zwischenräume in der Richtung des Pfeils X strömt, wie es in den 1 und 9 dargestellt ist und strömt in einer Gasphase aus dem Verdampfer.
Zu diesem Zeitpunkt wird ein Wasserkondensat auf den Oberflächen der gewellten Rippen 14 erzeugt, das die obere Fläche 3a des Umkehrsammelbehälters 3 herabfließt. Das die obere Behälterfläche 3a herabfließende Kondensat strömt in die Nuten 74 auf Grund einer Kapillarwirkung ein, strömt durch die Nuten 74 und fällt von den vorderen oder hinteren äußeren Enden der Nuten 74 unter den Wende-Sammelbehälter 3. Auf diese Weise wird verhindert, dass sich eine große Kondensatmenge zwischen der oberen Fläche 3a des Wende-Sammelbehälters 3 und den unteren Enden der gewellten Rippen 14 sammelt, so dass verhindert wird, dass das Kondensat auf Grund der Ansammlung einer großen Kondensatmenge gefriert, wodurch eine ineffiziente Leistung des Verdampfers 1 ausgeschlossen wird.
Da der Einlass-Sammler 5 durch die Stromunterteilungs-Steuerwand 10, die in diesem vorgesehen ist, in die oberen und unteren Räume 5a, 6b unterteilt ist, weisen die beiden Räume 5a, 5b ein relativ kleines Innenvolumen auf, so dass das Kältemittel durch diese mit einer höheren Geschwindigkeit strömen kann und das Innenvolumen des unteren Raumes 5b in Kommunikation mit den Wärmetauschrohren 12 verringert wird. Wenn der Kompressor eingeschaltet wird, sammelt sich entsprechend schnell eine spezifische Kältemittelmenge in dem unteren Raum 5b, um in die Wärmetauschrohre 12 zu strömen, weshalb der Verdampfer 1 mit dem Kühlen innerhalb einer verkürzten Zeitdauer beginnen kann. Wenn der Kompressor hingegen ausgeschaltet wird, werden Variationen der in dem unteren Raum 5b verbleibenden Kältemittelmenge in Bezug auf die Links-Rechts-Richtung verringert, so daß der Verdampfer 1 die Temperatur gleichmäßig anheben und die Luft, die durch den Wärmetauschkern 4 strömt, bei einer gleichmäßigen Temperatur ausgelassen werden kann. Entsprechend weist der Verdampfer beim Ein- und Ausschalten des Kompressors eine schnellere Ansprechbarkeit auf. Die erhöhte Geschwindigkeit des Kältemittelstroms durch die Räume 5a, 5b ermöglicht es dem Kältemittel, in den Einlass-Sammler 5 zu strömen, um durch den gesamten unteren Raum 5b gleichmäßiger zu strömen, selbst wenn die Kältemittelmenge gering ist, so dass das Kältemittel durch sämtliche wärmetauschrohre 12 der vorderen Gruppe 13 in gleichmäßigen Mengen strömen kann. Als ein Ergebnis wird die Kältemittelmenge, die zum Wärmetausch beiträgt, durch den Wärmetauschkern 4 in Bezug auf die Links-Rechts-Richtung gleichmäßig gemacht, und die Luft, die durch den Kern 4 geleitet wird, wird ebenfalls insgesamt gleichmäßig. Somit weist der Verdampfer 1 eine spürbar verbesserte Wärmetauschleistung auf.
Das Kältemittel, das in den oberen Raum 5a des Einlass-Sammlers 5 in dem Falle strömt, in dem die Durchflussrate des Kältemittels gering ist, strömt auch durch das Stromunterteilungs-Einstellloch 20b auf der rechten Seite direkt zum rechten Endbereich des unteren Raumes 5b, d.h. zu dem Bereich des unteren Raumes 5b, der am weitesten von dem Kältemittel-Einlass 37 entfernt ist, so dass eine große Kältemittelmenge zu dem rechten Endbereich des unteren Raumes 5b geleitet werden kann, der für das Kältemittel nicht sanft zugänglich ist, wenn die Strömungsrate desselben gering ist. Auf diese Weise werden die Kältemittelmengen, die durch die Wärmetauschrohre 12 der vor deren Gruppe 13 strömen, für den Verdampfer 1 gleichmäßig gemacht, um eine verbesserte Wärmetauscheffizienz zu erzielen.
Wenn die Durchflussrate des Kältemittels hingegen hoch ist und wenn Luft durch die linke Seite des Wärmetauschkerns 4 mit einer höheren Geschwindigkeit strömt, kann eine große Kältemittelmenge durch die Wärmetauschrohre 12 der vorderen Gruppe 13 strömen, die an der linken Seite mit höherer Luftgeschwindigkeit und höherer Wärmetauscheffizienz positioniert sind, da das in den oberen Raum 5a des Einlass-Sammlers 5 eintretende Kältemittel in dem linken Endbereich des unteren Raumes 5b und auch durch das Stromunterteilungs-Einstellloch 20A auf der linken Seite strömt.
Gemäß der zuvor beschriebenen Ausführungsform ist eine Gruppe 13 von Wärmetauschrohren zwischen dem Einlass-Sammler 5 und dem Einström-Sammler 9 der beiden Behälter 2, 3 sowie zwischen dem Auslass-Sammler 6 und dem Ausström-Sammler 11 derselben vorgesehen, wobei diese Anordnung nicht einschränkend ist; eine oder zumindest zwei Gruppen 13 von Wärmetauschrohren kann zwischen dem Einlass-Sammler 5 und dem Einström-Sammler 9 der beiden Behälter 2, 3 sowie zwischen dem Auslass-Sammler 6 und dem Ausström-Sammler 11 derselben vorgesehen sein. Obwohl der Einlass/Auslass-Sammelbehälter 2 gemäß der zuvor beschriebenen Ausführungsform oberhalb des Umkehrsammelbehälters 3 angeordnet ist, kann der Verdampfer verwendet werden, bei dem der Umkehrsammelbehälter 3 oberhalb des Einlass/Auslass-Sammelbehälters 2 angeordnet ist.
Obwohl der Umkehrsammelbehälter 3 gemäß der zuvor beschriebenen Ausführungsform Nuten 74 zwischen entsprechend benachbarten Paaren von Wärmetauschrohren 12 aufweist, um eine verbesserte Drainageeffizienz zu erzielen, ist die Anordnung der Nuten 74 nicht einschränkend; Nuten können gegenüber den entsprechenden Wärmetauschrohren 12 zum Verbessern der Drainage vorgesehen sein. In diesem Fall sind die Drainage verbessernde Nuten in der oberen Fläche 3a des Behälters 3 an den vorderen und hinteren Seitenflächen 3b derselben vorgesehen, während sie sich von den vorderen oder hinteren äußeren Enden der entsprechenden Rohreinsetzschlitze 75 erstrecken.
Obwohl der Einström-Sammler 9 des Umkehrsammelbehälters 3 mit dem unteren Raum 11b des Ausström-Sammlers 11 an dem Ende des Behälters 3 gegenüber dem Kältemittel-Einlass 37 des Einlass-Sammlers 5 kommuniziert, kann die Kommunikation umgekehrt an demselben Ende wie der Einlass 37 erfolgen.
Obwohl ein Wärmetauscher der Erfindung gemäß der zuvor beschriebenen Ausführungsform als ein Verdampfer verwendet wird, ist dieser Modus der Ausführung nicht einschränkend.
Der Wärmetauscher gemäß der Erfindung wird auch in Fahrzeugen, beispielsweise Motorfahrzeugen, verwendet, die mit einer Motorfahrzeugklimaanlage ausgestattet sind, die einen Kompressor, einen Gaskühler, einen Zwischenwärmetauscher, einen Druckreduzierer und einen Verdampfer umfasst, und in der CO₂ oder ein ähnliches superkritisches Kältemittel verwendet wird, um als Verdampfer der Klimaanlage zu dienen.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Ein Wärmetauscher der Erfindung ist beispielsweise zur Verwendung als ein Verdampfer in Motorfahrzeugklimaanlagen geeignet, bei dem es sich um Kältekreisläufe handelt, die in Motorfahrzeugen eingebaut werden sollen.
ZUSAMMENFASSUNG
Die Erfindung schafft einen Verdampfer 1 mit einem Kältemittel-Einlass-Sammler 5, der an seinem einen Ende einen Kältemittel-Einlass 37 aufweist, und einer Mehrzahl von Wärmetauschrohren 12, die mit einem Abstand in der Längsrichtung des Einlass-Sammlers 5 angeordnet und mit jeweils einem Ende an dem Einlass-Sammler 5 angebracht sind. Der Innenraum des Einlass-Sammlers 5 ist durch eine einen Strom unterteilende Steuerwand 10 in einen oberen Raum 5a zum Einlassen eines Kältemittels in diesen durch den Kältemittel-Einlass und in einen mit den Wärmetauschrohren 12 kommunizierenden unteren Raum 5b unterteilt. Die Steuerwand 10 hat eine Kommunikationsöffnung 40, welche in einem Endbereich von ihr gegenüber liegend zu dem Kältemittel-Einlass 37 ausgebildet ist. Die beiden Räume 5a, 5b kommunizieren miteinander durch die Kommunikationsöffnung 40, so dass das Kältemittel durch den unteren Raum 5b in einer Richtung entgegengesetzt zu der Strömungsrichtung des Kältemittels in dem oberen Raum 5a strömt. Der Verdampfer 1 erreicht eine hohe Wärmetauscheffizienz.

Claims

Wärmetauscher mit einem Kältemittel-Einlass-Sammler, der an seinem einen Ende einen Kältemittel-Einlass aufweist, und mehreren Wärmetauschrohren, die in Abständen längs des Einlass-Sammlers angeordnet sind und jeweils ein Ende aufweisen, das mit dem Einlass-Sammler verbunden ist, wobei das Innere des Einlass-Sammlers durch Stromunterteilungs-Steuermittel in einen ersten Raum zum Einlassen eines Kältemittels in diesen durch den Kältemittel-Einlass und in einen mit dem Wärmetauschrohren kommunizierenden zweiten Raum unterteilt ist, wobei die beiden Räume miteinander durch einen Kommunikationsbereich kommunizieren, so dass das Kältemittel durch den zweiten Raum in eine Richtung strömt, die der Strömungsrichtung des Kältemittels in dem ersten Raum entgegengesetzt ist.
Wärmetauscher nach Anspruch 1, wobei das Kältemittel von dem ersten Raum in den zweiten Raum durch den Kommunikationsbereich strömt, während es eine Kehrtwende ausführt, um die Richtung zu ändern.
Wärmetauscher nach Anspruch 2, wobei die beiden Räume des Einlass-Sammlers über den Kommunikationsbereich an einem Ende gegenüber dem mit dem Kältemittel-Einlass versehenen Ende miteinander kommunizieren.
Wärmetauscher nach Anspruch 1, wobei der Kommunikationsbereich ein Kommunikationsloch aufweist, das in dem Steuermittel ausgebildet ist.
Wärmetauscher nach Anspruch 1, wobei das Steuermittel mit einem Stromunterteilungs-Einstellloch zum Einstellen der Unterteilung des Kältemittelstroms in den Wärmetauschrohren, die mit dem Einlass-Sammler verbunden sind, versehen ist.
Wärmetauscher nach Anspruch 5, wobei das Stromunterteilungs-Einstellloch in dem Steuermittel an einem Endbereich desselben ausgebildet ist, das näher an dem Kältemittel-Einlass angeordnet ist.
Wärmetauscher nach Anspruch 5, wobei die beiden Räume des Einlass-Sammlers über den Kommunikationsbereich an einem dem den Kältemittel-Einlass aufweisenden Ende gegenüber liegenden Ende miteinander kommunizieren, und wobei das Stromunterteilungs-Einstellloch in dem Steuermittel an einem Bereich von diesem gegenüber dem Kältemittel-Einlass ausgebildet und näher an dem Kältemittel-Einlass als der Kommunikationsbereich positioniert ist.
Wärmetauscher nach Anspruch 1 mit einem Kältemittel-Einlass-Sammler, der einen Kältemittel-Einlass aufweist, einem Kältemittel-Auslass-Sammler, der hinter dem Einlass-Sammler positioniert ist und einen Kältemittel-Auslass aufweist, und einem Kältemittel- Zirkulationsdurchgang, um eine Kommunikation zwischen dem Einlass-Sammler und dem Auslass-Sammler durch diesen zu erzeugen, wobei der Zirkulationsdurchlass wenigstens zwei Zwischensammler und mehrere Wärmetauschrohre aufweist, um den Einlass-Sammler, den Auslass-Sammler und sämtliche Zwischensammler durch diese in Verbindung zu halten.
Wärmetauscher nach Anspruch 8 mit einem Wärmetauschkern, der aus Rohrgruppen in der Form mehrerer Reihen, die in der Vorne-Hinten-Richtung angeordnet sind, ausgebildet ist, wobei jede der Rohrgruppen mehrere in einem Abstand angeordnete Wärmetauschrohre und zwischen entsprechend benachbarten Paaren von Wärmetauschrohren angeordnete Rippen aufweist, einem Kältemittel-Einlass-Sammler, der zu einem Ende jedes der Wärmetauschrohre positioniert ist und mit dem Wärmetauschrohre der Rohrgruppe wenigstens einer Reihe verbunden sind, einem Kältemittel-Auslass-Sammler, der in Richtung des einen Endes jedes Wärmetauschrohrs und hinter dem Einlass-Sammler positioniert ist und mit dem die Wärmetauschrohre einer Rohrgruppe wenigstens einer Reihe verbunden sind, einem Kältemittel-Einlass-Zwischensammler, der in Richtung des anderen Endes jedes Wärmetauschrohres positioniert ist und mit dem die mit dem Einlass-Sammler verbundenen Wärmetauschrohre verbunden sind, und einem Kältemittel-Auslass-Zwischensammler, der in Richtung des anderen Endes jedes Wärmetauschrohrs und hinter dem Einlass-Zwischensammler positioniert ist und mit dem die dem Auslass-Sammler verbundenen Wärmetauschrohre verbunden sind.
Wärmetauscher nach Anspruch 9, wobei die Wärmetauschrohre flach sind und derart angeordnet sind, dass ihre Breitenrichtung in die Vorne-Hinten-Richtung weist, und eine Höhe, d.h. eine Dicke des Rohrs, von 0,71 bis 1,5 mm aufweisen.
Wärmetauscher nach Anspruch 9, wobei jede der Rippen eine gewellte Rippe mit Kammbereichen, Rillenbereichen und flachen Verbindungsbereichen, die jeweils den Kammbereich und den Rillenbereich verbinden, ist, die Rippe eine Höhe, d.h. im geraden Abstand von dem Kammbereich zu dem Rillenbereich, von 7,0 bis 10,0 mm aufweist und einen Abstand, d.h. den Abstand der Verbindungsbereiche, von 1,3 bis 1,7 mm aufweist.
Wärmetauscher nach Anspruch 11, wobei der Kammbereich und der Rillenbereich der gewellten Rippe jeweils einen flachen Bereich und einen abgerundeten Bereich aufweisen, der an jeder der gegenüber liegenden Seiten des flachen Bereiches und einteilig mit dem Verbindungsbereich vorgesehen ist, wobei der abgerundete Bereich einen Krümmungsradius von bis zu 0,7 mm aufweist.
Wärmetauscher nach Anspruch 8, wobei der Einlass-Sammler und der Auslass-Sammler durch Trennen des Inneren eines Sammelbehälters mit Unterteilungsmitteln in einen vorderen und einen hinteren Bereich vorgesehen sind.
Wärmetauscher nach Anspruch 13, wobei der Sammelbehälter ein erstes Element, mit dem die Wärmetauschrohre verbunden sind, ein zweites Element, das an das erste Element an einem Bereich von diesem gegenüber den Wärmetauschrohren gelötet ist, und zwei Schließelemente umfasst, die an gegenüber liegende Enden der ersten und zweiten Elemente gelötet sind, wobei das zweite Element einteilig mit dem Steuermittel und dem Unterteilungsmittel ausgebildet ist.
Wärmetauscher nach Anspruch 14, wobei eines der Schließmittel den Kältemittel-Einlass, der mit dem ersten Raum des Einlass-Sammlers kommuniziert, und den Kältemittel-Auslass, der mit dem Auslass-Sammler kommuniziert, umfasst.
Kältekreislauf mit einem Kompressor, einem Kondensator und einem Verdampfer, wobei der Verdampfer ein Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 15 aufweist.
Fahrzeug mit einem eingebauten Kältemittel-Kreislauf gemäß Anspruch 16 als eine Klimaanlage.