DE112005002755T5

DE112005002755T5 - Wärmetauscher

Info

Publication number: DE112005002755T5
Application number: DE112005002755T
Authority: DE
Inventors: Naohisa Oyama Higashiyama
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Mahle Behr Thermal Systems Japan Ltd
Priority date: 2004-11-30
Filing date: 2005-11-30
Publication date: 2007-11-08
Also published as: CN101069060A; JP4810203B2; JP2006183994A; US20080041095A1; US7784529B2; WO2006059783A1; CN101069060B

Abstract

Wärmetauscher, der einen Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnitt aufweist, der einen Kühlmittel-Einlass an seinem ersten Endbereich und mehrere Wärmetauschrohre umfasst, die in vorbestimmten Intervallen in der Längsrichtung des Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnittes angeordnet und an entsprechenden ersten Endbereichen desselben mit dem Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnitt verbunden sind, wobei das Innere des Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnittes in einen ersten Raum, in den ein Kühlmittel durch den Kühlmittel-Einlass strömt, und in einen zweiten Raum unterteilt ist, der mit den Wärmetauschrohren kommuniziert; die ersten und zweiten Räume über einen Kommunikationsbereich miteinander kommunizieren, um in dem zweiten Raum einen Kühlmittelstrom in einer Richtung entgegengesetzt zu einer Kühlmittelströmungsrichtung in dem ersten Raum zu erzeugen; und eine Strom-Unterteilungs-Einstell-Kühlmitteleinströmöffnung, die mit dem zweiten Raum kommuniziert, an dem ersten Endbereich des Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnittes derart ausgebildet ist, dass das Kühlmittel durch die Strom-Unterteilungs-Einstell-Kühlmitteleinströmöffnung in den zweiten Raum strömt, ohne durch den ersten Raum geleitet zu werden.

Description

VERWEIS AUF ZUGEHÖRIGE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung ist eine Anmeldung, die unter 35 U.S.C §111(a) unter Beanspruchung des Vorteils gemäß 35 U.S.C. §119(e)(1) des Einreichungsdatums der provisorischen Anmeldung Nr. 60/632,985, die am 6. Dezember 2004 gemäß 35 U.S.C. §111(b) hinterlegt wurde, eingereicht wurde.
TECHNISCHER BEREICH
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher, und genauer gesagt auf einen Wärmetauscher, der bevorzugt als ein Verdampfer einer Fahrzeugklimaanlage verwendet wird, bei der es sich um einen Kühlzyklus handelt, der beispielsweise in einem Automobil angeordnet ist.
In der Beschreibung und in den beiliegenden Ansprüchen umfasst die Bezeichnung „Aluminium" Aluminiumlegierungen zusätzlich zu reinem Aluminium. Ferner wird in der Beschreibung und in den beiliegenden Ansprüchen die stromabwärtige Seite (eine Richtung, die durch den Pfeil X in 1 dargestellt ist) eines Luftstroms durch Luftdurchgangszwischenräume zwischen benachbarten Wärme tauschrohren als „vorne" und die gegenüber liegende Seite als „hinten" bezeichnet.
STAND DER TECHNIK
Als ein Verdampfer zur Verwendung in einer Fahrzeugklimaanlage war bislang ein so genannter geschichteter verdampfer weit verbreitet. Bei dem geschichteten Verdampfer sind mehrere flache, hohle Elemente, die jeweils ein Paar von vertieften Platten aufweisen, die zueinander weisen und an ihren Umfangskantenbereichen miteinander verlötet sind, parallel zueinander angeordnet, und gewellte Rippen sind jeweils zwischen den benachbarten flachen, hohlen Elementen angeordnet und mit diesen verlötet. In den vergangenen Jahren bestand ein Bedarf an Verdampfern mit reduzierter Größe, geringerem Gewicht und besserer Leistung.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben einen Verdampfer vorgeschlagen, der die oben genannten Erfordernisse erfüllt (siehe Patentdokument 1). Der Verdampfer umfasst einen Wärmetauschkernabschnitt, der derart konfiguriert ist, dass die Wärmetauschrohrgruppen in zwei Reihen in einer Vorne-Hinten-Richtung angeordnet sind, wobei jede Wärmetauschrohrgruppe aus mehreren Wärmetauschrohren gebildet ist, die in vorbestimmten Intervallen angeordnet sind; einen Kühlmittel-Einlass/Auslass-Sammlertank, der an einer oberen Endseite des Wärmetauschkernabschnittes angeordnet ist; und einen Kühlmittelwendesammlertank, der an einer unteren Endseite des Wärmetauschkernabschnittes angeordnet ist. Eine Trennwand unterteilt das Innere des Kühlmittel-Einlass/Auslass-Sammlertanks in einen Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnitt, der vor der Trennwand angeordnet ist, und in einen Kühlmittel-Auslass-Sammlerabschnitt, der hinter der Trennwand angeordnet ist. Ein Kühlmitteleinlass ist an einem ersten Endbereich des Kühlmittel-Sammlerabschnittes ausgebildet, und ein Kühlmittelauslass ist an einem Endbereich, der dem ersten Endbereich des Kühlmittel-Sammlerabschnittes entspricht, des Kühlmittel-Auslass-Sammlerabschnittes ausgebildet. Eine Trennwand unterteilt das Innere des Kühlmittelwendesammlertanks in einen Kühlmittel-Einström-Sammlerabschnitt, der vor der Trennwand angeordnet ist, und in einen Kühlmittel-Ausström-Sammlerabschnitt, der hinter der Trennwand angeordnet ist. Mehrere Kühlmitteldurchgangslöcher sind in der Trennwand des Kühlmittelwendesammlertanks in vorbestimmten Intervallen in einer Längsrichtung ausgebildet. Obere Endbereiche der Wärmetauschrohre der vorderen Wärmetauschrohrgruppe sind mit dem Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnitt verbunden, wohingegen obere Endbereiche der Wärmetauschrohre der hinteren Wärmetauschrohrgruppe mit dem Kühlmittel-Auslass-Sammlerabschnitt verbunden sind. Untere Endbereiche der Wärmetauschrohre der vorderen Wärmetauschrohrgruppe sind mit dem Kühlmittel-Einström-Sammlerabschnitt verbunden, wohingegen untere Endbereiche der Wärmetauschrohre der hinteren Wärmetauschrohrgruppe mit dem Kühlmittel-Ausström-Sammlerabschnitt verbunden sind. Ein Kühlmittel, das in den Kühl mittel-Einlass-Sammlerabschnitt des Kühlmittel-Einlass/Auslass-Sammlertanks strömt, fließt durch die Wärmetauschrohre der vorderen Wärmetauschrohrgruppe, um auf diese Weise in den Kühlmittel-Einström-Sammlerabschnitt des Kühlmittelwendesammlertanks zu strömen; wird durch die Kühlmitteldurchgangslöcher der Trennwand geleitet, um in den Kühlmittel-Ausström-Sammlerabschnitt zu strömen; und strömt durch die Wärmetauschrohre der hinteren Wärmetauschrohrgruppe, um in den Kühlmittel-Auslass-Sammlerabschnitt des Kühlmittel-Einlass/Auslass-Sammlertanks zu fließen (siehe Japanische offengelegte Patentanmeldung (KOKAI) Nr. 2003-75024).
Jedoch haben verschiedene Studien, die von den vorliegenden Erfindern durchgeführt wurden, ergeben, dass es aus den nachfolgend beschriebenen Gründen schwer ist, die Wärmetauschleistung des in der zuvor genannten Veröffentlichung beschriebenen Verdampfers auf ein höheres Niveau zu verbessern.
Im Vergleich zu dem geschichteten Verdampfer neigt der in der zuvor genannten Veröffentlichung beschriebene Verdampfer dazu, dass ein Kanal innerhalb des Kühlmittel-Einlass-Sammlers eine größere Querschnittfläche aufweist, so dass der Kanalwiderstand entsprechend geringer wird. Da das Gesamtinnenvolumen des Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnittes, mit dem die Wärmetauschrohre kommunizieren, jedoch groß wird, wird die Ansprechbarkeit tendentiell langsam, insbesondere zum Zeitpunkt des Ein- und Ausschalten des Kompressors. Genauer gesagt, selbst wenn der Kompressor eingeschaltet wird, kann aus den nachfolgend genannten Gründen viel Zeit verstreichen, bevor der Verdampfer zu kühlen beginnt. Da das Gesamtinnenvolumen des Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnittes groß ist, wird die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels gering; und da das Gesamtinnenvolumen des Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnittes, mit dem die Wärmetauschrohre kommunizieren, groß ist, beginnt das Kühlmittel nicht in die Wärmetauschrohre zu fließen, bis die Kühlmittelmenge innerhalb des Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnittes ein bestimmtes Niveau erreicht hat. Im Gegensatz dazu, selbst wenn der Kompressor ausgeschaltet wird, kann die Verteilung von Temperaturanstiegen in dem Verdampfer ungleichmäßig werden, so dass eine ungleichmäßige Temperaturverteilung der ausgelassenen Luft; d.h. eine ungleichmäßige Temperaturverteilung der Luft, die durch den Wärmetauschkernabschnitt geleitet wird, aus den nachfolgend genannten Gründen erzeugt wird: da das Gesamtinnenvolumen des Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnittes groß ist, wird die Verteilung der Kühlmittelmenge, die innerhalb des Kühlmittel-Einlass-Sammlers verbleibt, ungleichmäßig in Bezug auf die Richtung, in der die Wärmetauschrohre angeordnet sind. Da ferner das Innenvolumen des Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnittes groß wird, ist es bei geringer Kühlmitteldurchflussrate unwahrscheinlich, dass das Kühlmittel, das in den Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnitt geströmt ist, aufwärts zu einem von dem Kühlmitteleinlass entfernten Ort strömt. Bei der vorderen Wärmetauschrohr gruppe strömt eine große Kühlmittelmenge in die Wärmetauschrohre, die in der Nähe des Kühlmitteleinlasses angeordnet sind, so dass die Kühlmitteldurchflussrate in den Wärmetauschrohren hoch wird; und eine geringe Kühlmittelmenge strömt in die Wärmetauschrohre, die entfernt von dem Kühlmitteleinlass angeordnet sind, so dass die Kühlmitteldurchflussrate in den Wärmetauschrohren gering wird. Auch in der hinteren Wärmetauschrohrgruppe wird die Kühlmitteldurchflussrate in den Wärmetauschrohren, die in der Nähe des Kühlmitteleinlasses angeordnet sind, hoch, und die Kühlmitteldurchflussrate in den Wärmetauschrohren, die entfernt von dem Kühlmitteleinlass angeordnet sind, wird gering. Somit wird die Verteilung der Kühlmittelmenge, die zum Wärmetausch beiträgt, in dem Wärmetauschkernabschnitt in Bezug auf die Längsrichtung des Kühlmittel-Einlass/Auslass-Behälters ungleichmäßig, und die Temperaturverteilung der ausgelassenen Luft wird lokal ungleichmäßig, was potentiell zu einem Versagen dahingehend führen kann, den Verbesserungseffekt in Bezug auf die Wärmetauschleistung des Verdampfers ausreichend zu verbessern.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das zuvor beschriebene Problem zu lösen, und einen Wärmetauscher zu schaffen, der eine sehr gute Wärmetauschleistung aufweist, insbesondere wenn er als ein Verdampfer verwendet wird.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Zur Lösung der zuvor genannten Aufgabe umfasst die vorliegende Erfindung die nachfolgend genannten Modi.

1) Wärmetauscher, der einen Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnitt aufweist, der einen Kühlmitteleinlass an seinem ersten Endbereich und mehrere Wärmetauschrohre umfasst, die in vorbestimmten Intervallen in der Längsrichtung des Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnittes angeordnet und an entsprechenden ersten Endbereichen desselben mit dem Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnitt verbunden sind, wobei das Innere des Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnittes in einen ersten Raum, in den ein Kühlmittel durch den Kühlmitteleinlass strömt, und in einen zweiten Raum unterteilt ist, der mit den Wärmetauschrohren kommuniziert; die ersten und zweiten Räume über einen Kommunikationsbereich miteinander kommunizieren, um in dem zweiten Raum einen Kühlmittelstrom in einer Richtung entgegengesetzt zu einer Kühlmittelströmungsrichtung in dem ersten Raum zu erzeugen; und eine Strom-Unterteilungs-Einstell-Kühlmitteleinströmöffnung, die mit dem zweiten Raum kommuniziert, an dem ersten Endbereich des Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnittes derart ausgebildet ist, dass das Kühlmittel in den zweiten Raum durch die Strom-Unterteilungs-Einstell-Kühlmitteleinströmöffnung strömt, ohne durch den ersten Raum geleitet zu werden.
2) Wärmetauscher nach Unterpunkt 1, wobei das Kühlmittel von dem ersten Raum in den zweiten Raum strömt, wobei seine Strömungsrichtung in einer U-förmigen Art und Weise während des Durchgangs durch den Kommunikationsbereich geändert wird.
3) Wärmetauscher nach Unterpunkt 1 oder 2, wobei die ersten und zweiten Räume des Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnittes über den Kommunikationsbereich an einem Endbereich gegenüber dem ersten Endbereich des Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnittes miteinander kommunizieren.
4) Wärmetauscher nach Unterpunkt 1, wobei das Innere des Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnittes durch Stromunterteilungssteuermittel in den ersten Raum und in den zweiten Raum unterteilt ist, und der Kommunikationsbereich ein Kommunikationsloch umfasst, das in dem Stromunterteilungssteuermittel ausgebildet ist.
5) Wärmetauscher nach Unterpunkt 4, wobei ein Ende des Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnittes geschlossen ist, um einen geschlossenen Bereich auszubilden, und der Kühlmitteleinlass, der mit dem ersten Raum kommuniziert, und die Strom-Unterteilungs-Einstell-Kühlmitteleinströmöffnung, welche die Form eines Loches aufweist und mit dem zweiten Raum kommuniziert, an dem geschlossenen Bereich ausgebildet sind.
6) Wärmetauscher nach Unterpunkt 5, wobei die Öffnungsfläche des Kommunikationsloches größer als die Öffnungsfläche der Strom-Unterteilungs-Einstell-Kühlmitteleinström-öffnung ist.
7) Wärmetauscher nach Unterpunkt 6, wobei die Beziehung 0,05 ≤ A2/A1 ≤ 0,48 realisiert ist, wobei A1 die Öffnungsfläche in mm² des Kommunikationsloches und A2 die Öffnungsfläche in mm² der Strom-Unterteilungs-Einstell-Kühlmitteleinströmöffnung ist.
8) Wärmetauscher nach Unterpunkt 1, der einen Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnitt mit einem Kühlmitteleinlass, einen Kühlmittel-Auslass-Sammlerabschnitt, der hinter dem Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnitt angeordnet ist und einen Kühlmittelauslass aufweist, und einen Kühlmittelzirkulationsweg umfasst, der die Kommunikation zwischen dem Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnitt und dem Kühlmittel-Auslass-Sammlerabschnitt herstellt, wobei der Kühlmittelzirkulationsweg wenigstens zwei Zwischensammlerabschnitte und mehrere Wärmetauschrohre aufweist, welche die Kommunikation zwischen dem Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnitt, dem Kühlmittel-Auslass-Sammlerabschnitt und sämtlichen Zwischensammlerabschnitten herstellen.
9) Wärmetauscher nach Unterpunkt 1, der einen Wärmetauschkernabschnitt, der derart konfiguriert ist, dass die Wärmetauschrohrgruppen in mehreren Reihen in einer Vorne-Hinten-Richtung angeordnet sind, wobei jede Wärmetauschrohrgruppe aus mehreren Wärmetauschrohren gebildet ist, die in vorbestimmten Intervallen und derart angeordnet sind, dass Rippen jeweils zwischen den benachbarten Wärmetauschrohren angeordnet sind; einen Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnitt, der an einer ersten Endseite der Wärmetauschrohre angeordnet ist und mit dem die Wärmetauschrohre wenigstens einer einzelnen Wärmetauschrohrgruppe verbunden sind; einen Kühlmittel-Auslass-Sammlerabschnitt, der an der ersten Endseite der Wärmetauschrohre und hinter dem Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnitt angeordnet ist, und mit dem die Wärmetauschrohre der verbleibenden Wärmetauschrohrgruppe(n) verbunden ist/sind; einen Kühlmittel-Einström-Seiten-Zwischensammlerabschnitt, der an einer zweiten Endseite der Wärmetauschrohre angeordnet ist und mit dem die Wärmetauschrohre, die mit dem Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnitt verbunden sind, verbunden sind; und einen Kühlmittel-Ausström-Seiten-Zwischensammlerabschnitt umfasst, der an der zweiten Endseite der Wärmetauschrohre und hinter dem Kühlmittel-Einström-Seiten-Zwischensammlerabschnitt angeordnet ist und mit dem die Wärmetauschrohre der Wärmetauschrohrgruppe verbunden sind, die mit dem Kühlmittel-Auslass-Sammlerabschnitt verbunden ist.
10) Wärmetauscher nach Unterpunkt 9, wobei die Wärmetauschrohre jeweils eine flache Form aufweisen und derart angeordnet sind, dass sich ihre Breiten in der Vorne- Hinten-Richtung erstrecken, wobei die einzelnen Wärmetauschrohre eine Rohrhöhe von 0,75 mm bis 1,5 mm aufweisen.
11) Wärmetauscher nach Unterpunkt 9, wobei jede der Rippen eine gewellte Form aufweist und Wellenkammbereiche, Wellentalbereiche und flache Verbindungsbereiche aufweist, welche die Wellenkammbereiche und die Wellentalbereiche miteinander verbinden; und wobei jede der Rippen eine Rippenhöhe von 7,0 mm bis 10,0 mm und einen Rippenabstand von 1,3 mm bis 1,7 mm aufweist.
12) Wärmetauscher nach Unterpunkt 9, wobei jeder der Wellenkammbereiche und der Wellentalbereiche der gewellten Rippe einen flachen Bereich und runde Bereiche aufweist, wobei die runden Bereiche an entsprechenden gegenüber liegenden Enden des flachen Bereiches angeordnet und mit den entsprechenden Verbindungsbereichen verbunden sind; und wobei die runden Bereiche einen Krümmungsradius von 0,7 mm oder weniger aufweisen.
13) Wärmetauscher nach Unterpunkt 9, wobei der Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnitt und der Kühlmittel-Auslass-Sammlerabschnitt in einem einzelnen Sammlertank vorgesehen sind.
14) Wärmetauscher nach Unterpunkt 13, wobei der Sammlertank ein erstes Element, mit dem die Wärmetauschrohre verbunden sind, ein zweites Element, das an das erste Element an einer Seite gegenüber den Wärmetauschrohren gelötet ist, und zwei Verschlusselemente aufweist, die an entsprechenden gegenüber liegenden Enden der ersten und zweiten Elemente gelötet sind.
15) Wärmetauscher nach Unterpunkt 14, wobei der Kühlmitteleinlass, der mit dem ersten Raum des Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnitts kommuniziert, die Strom-Unterteilungs-Einstell-Kühlmitteleinströmöffnung, die mit dem zweiten Raum des Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnittes kommuniziert, und der Kühlmittelauslass, der mit dem Kühlmittel-Auslass-Sammlerabschnitt kommuniziert, in einem der beiden Verschlusselemente ausgebildet sind.
16) Kühlzyklus mit einem Kompressor, einem Kondensator und einem Verdampfer, wobei der Verdampfer ein Wärmetauscher gemäß einem der Absätze 1 bis 15 ist.
17) Fahrzeug, in dem ein Kühlzyklus nach Unterpunkt 16 als eine Fahrzeugklimaanlage angeordnet ist.

Bei dem Wärmetauscher nach einem der Unterpunkte 1) bis 3) ist das Innere des Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnittes in den ersten Raum, in den ein Kühlmittel durch den Kühlmitteleinlass strömt, und in den zweiten Raum, der mit den Wärmetauschrohren kommuniziert, unterteilt; die ersten und zweiten Räume kommunizieren über den Kommunikationsbereich miteinander, um in dem zweiten Raum einen Kühlmittelstrom in einer Richtung ent gegengesetzt zu einer Kühlmittelströmungsrichtung in dem ersten Raum zu erzeugen; und die Strom-Unterteilungs-Einstell-Kühlmitteleinströmöffnung die mit dem zweiten Raum kommuniziert, ist an dem ersten Endbereich, an dem der Kühlmitteleinlass ausgebildet ist, des Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnittes derart ausgebildet, dass das Kühlmittel dort hindurch in den zweiten Raum strömt, ohne durch den ersten Raum geleitet zu werden. Im Vergleich zu dem im Patentdokument 1 beschriebenen Verdampfer wird somit die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels innerhalb des ersten und zweiten Raumes des Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnittes höher, und das Innenvolumen des Raumes, mit dem die Wärmetauschrohre kommunizieren, wird kleiner. Dank dieser Merkmale kombiniert mit dem strukturellen Merkmal, dass das Kühlmittel durch die Strom-Unterteilungs-Einstell-Kühlmitteleinströmöffnung in den zweiten Raum strömt, baut sich, wenn der Wärmetauscher als ein Verdampfer verwendet wird, nach Einschalten des Kompressors die Kühlmittelmenge, die in den zweiten Raum strömt, schnell auf ein vorbestimmtes Niveau auf, und das Kühlmittel strömt in die Wärmetauschrohre. Entsprechend wird die Zeitdauer verkürzt, die verstreicht, bevor der Verdampfer zu kühlen beginnt. Nach dem Abschalten des Kompressors wird hingegen die Variation der in dem zweiten Raum verbleibenden Kühlmittelmenge in derjenigen Richtung, in der die Wärmetauschrohre angeordnet sind, unterdrückt, weshalb die Verteilung von Temperaturanstiegen in dem Verdampfer gleichmäßig wird, so dass eine gleichmäßige Temperaturverteilung der abgelassenen Luft erzielt wird. Somit spricht der Verdampfer zum Zeitpunkt des Ein- und Ausschaltens des Kompressors schnell an. Da die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels innerhalb der ersten und zweiten Räume zudem selbst bei einer geringen Kühlmitteldurchflussrate hoch wird, strömt das Kühlmittel, das in den Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnitt geleitet wurde, leicht durch den zweiten Raum, so dass die Kühlmitteldurchflussrate in den Wärmetauschrohren, die mit dem Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnitt verbunden sind, gleichmäßig wird. Entsprechend wird die Verteilung der Kühlmittelmenge, die zum Wärmetausch beiträgt, in dem Wärmetauschkernabschnitt in Bezug auf die Längsrichtung des Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnitts gleichmäßig und die Temperaturverteilung der Luft, die durch den Wärmetauschkernabschnitt geleitet wurde, wird ebenfalls gleichmäßig. Auf diese Weise kann die Wärmetauschleistung des Wärmetauschers stark verbessert werden. Insbesondere wird selbst bei einer geringen Kühlmitteldurchflussrate eine Beeinträchtigung der Wärmetauschleistung verhindert. Selbst wenn die Kühlmitteldurchflussrate variiert, oder wenn die Luftgeschwindigkeit entlang der Längsrichtung des Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnittes variiert, kann die Unterteilung des Kühlmittelstroms auf die Wärmetauschrohre, die mit dem Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnitt verbunden sind, optimiert werden. Auch bei einer geringen Kühlmitteldurchflussrate kann eine große Kühlmittelmenge dazu gebracht werden, zu dem Bereich zu strömen, der am weitesten von dem Kühlmitteleinlass in dem zweiten Raum beabstandet ist, wodurch die Wärmetauschleistung verbessert wird.
Bei dem Wärmetauscher gemäß Unterpunkt 4) kann das Innere des Kühlmittel-Einlass-Sammlers in relativ einfacher Art und Weise in die beiden Räume unterteilt werden, und der Kommunikationsbereich kann ausgebildet werden.
Bei dem Wärmetauscher nach Unterpunkt 5) gestattet es die Strom-Unterteilungs-Einstell-Kühlmitteleinströmöffnung, dass das Kühlmittel in den zweiten Raum strömt, ohne durch den ersten Raum geleitet zu werden, und zwar mit Hilfe einer relativ einfachen Konfiguration.
Bei dem Wärmetauscher nach Unterpunkt 6) können die Kühlmittelmenge, die durch das Kommunikationsloch von dem ersten Raum in den zweiten Raum strömt, und die Kühlmittelmenge, die durch die Strom-Unterteilungs-Einstell-Kühlmitteleinströmöffnung in den zweiten Raum strömt, vorteilhaft ausgebildet werden. Bei dem Wärmetauscher nach Unterpunkt 7) können die Mengen optimiert werden.
Bei dem Wärmetauscher nach Unterpunkt 10) wird die Wärmetauschleistung verbessert, während ein Anstieg des Luftströmungswiderstandes unterdrückt wird, wodurch eine gute Balance zwischen diesen etabliert werden kann.
Bei dem Wärmetauscher nach Unterpunkt 11) kann die Wärmetauschleistung verbessert werden, während ein Anstieg des Luftströmungswiderstandes unterdrückt wird, so dass eine gute Balance zwischen diesen etabliert werden kann.
Bei dem Wärmetauscher nach Unterpunkt 13) oder 14) kann die Komponentenanzahl verringert werden.
Bei dem Wärmetauscher nach Anspruch 15) können der Kühlmitteleinlass, die Strom-Unterteilungs-Einstell-Kühlmitteleinströmöffnung und der Kühlmittelauslass in einer relativ einfachen Konfiguration ausgebildet werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine teilweise weggeschnittene perspektivische Ansicht, welche die Gesamtkonfiguration eines Verdampfers zeigt, auf den ein Wärmetauscher gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet wird.
2 ist eine bruchstückhafte Vertikalschnittansicht, die den Wärmetauscher zeigt, wenn dieser von hinten betrachtet wird, wobei auf die Darstellung seines Zwischenbereiches verzichtet wurde.
3 ist eine vergrößerte bruchstückhafte Schnittansicht entlang der Linie A-A in 2.
4 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Kühlmittel-Einlass/Auslass-Sammlertanks des in 1 dargestellten Verdampfers.
5 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht der 4.
6 ist eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie B-B in 2.
7 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Kühlmittelwendetanks des in 1 dargestellten Verdampfers.
8 ist eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie C-C in 2.
9 ist eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie D-D in 2.
10 ist eine Schnittansicht entlang der Linie E-E in 3.
11 ist eine Schnittansicht entlang der Linie F-F in 2.
12 ist eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie G-G in 10.
13 ist eine Ansicht, die den Strom eines Kühlmittels in dem in 1 dargestellten Verdampfer zeigt.
BESTER MODUS ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Nachfolgend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen genauer beschrieben. Die Ausführungsform zeigt einen Wärmetauscher gemäß der vorliegenden Erfindung, der auf einen Verdampfer einer Fahrzeugklimaanlage angewendet wird, wobei ein auf Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoff basierendes Kühlmittel verwendet wird.
In der nachfolgenden Beschreibung werden die obere, untere, linke und rechte Seite in den 1 und 2 entsprechend als „oben", „unten", „links" und „rechts" bezeichnet.
Die 1 bis 3 zeigen die Gesamtkonfiguration eines Verdampfers, und die 4 bis 12 zeigen die Konfiguration der wesentlichen Bereiche des Verdampfers. 13 zeigt den Strom eines Kühlmittels in den Verdampfer.
In 1 umfasst der Verdampfer (1) einen Kühlmittel-Einlass/Auslass-Sammlertank (2) aus Aluminium, einen Kühlmittelwendesammlertank (3) aus Aluminium und einen Wärmetauschkernabschnitt (4), der zwischen den Sammlertanks (2) und (3) angeordnet ist.
Der Kühlmittel-Einlass/Auslass-Sammlertank (2) umfasst einen Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnitt (5), der an einer Seite zur Vorderseite (stromabwärtige Seite in Bezug auf die Luftstromrichtung) angeordnet ist, und einen Kühlmittel-Auslass-Sammlerabschnitt (6), der an einer Seite in Richtung der Rückseite (stromaufwärtige Seite in Bezug auf die Luftstromrichtung) angeordnet ist. Ein Kühlmittel-Einlassrohr (7) aus Aluminium ist mit dem Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnitt (5) des Kühlmittel-Einlass/Auslass-Sammlertanks (2) verbunden. Ein Kühlmittel-Auslassrohr (8) aus Aluminium ist mit dem Kühlmittel-Auslass-Sammlerabschnitt (6) verbunden. Der Kühlmittelwendesammlertank (3) umfasst einen Kühlmittel-Einström-Sammlerabschnitt (9) (Kühlmittel-Einström-Seiten-Zwischensammlerabschnitt), der an der Seite in Richtung der Vorderseite angeordnet ist, und einen Kühlmittel-Ausström-Sammlerabschnitt (11) (Kühlmittel-Ausström-Seiten-Zwischensammlerabschnitt), der an der Seite in Richtung der Rückseite angeordnet ist.
Der Wärmetauschkernabschnitt (4) ist derart konfiguriert, dass Wärmetauschrohrgruppen (13) in mehreren, vorliegend in zwei Reihen in der Vorne-Hinten-Richtung angeordnet sind, wobei jede Wärmetauschrohrgruppe (13) aus einer Mehrzahl von Wärmetauschrohren (2) aus Aluminium besteht und parallel in vorbestimmten Intervallen in der Links-Rechts-Richtung angeordnet ist. Gewellte Rippen (14) aus Aluminium sind innerhalb von Luftdurchlass-Zwischenräumen zwischen den benachbart angeordneten Wärmetauschrohren (12) der Wärmetauschrohrgruppen (13) und an den Außenseiten der am weitesten links und rechts angeordneten Wärmetauschrohre (12) der Wärmetauschrohrgruppen (13) angeord net und an die entsprechenden Wärmetauschrohre (12) gelötet. Seitenplatten (15) aus Aluminium sind an den Außenseiten der am weitesten links und rechts angeordneten gewellten Rippen (14) angeordnet und an die entsprechenden gewellten Rippen (14) gelötet. Die oberen und unteren Enden der Wärmetauschrohre (12) der vorderen Wärmetauschrohrgruppe (13) sind jeweils mit dem Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnitt (5) und dem Kühlmittel-Einström-Sammlerabschnitt (9) verbunden. Die oberen und unteren Enden der Wärmetauschrohre (12) der hinteren Wärmetauschrohrgruppe (13) sind entsprechend mit dem Kühlmittel-Auslass-Sammlerabschnitt (6) und dem Kühlmittel-Ausström-Sammlerabschnitt (11) verbunden.
Wie es in den 2 bis 6 gezeigt ist, ist der Kühlmittel-Einlass/Auslass-Sammlertank (2) aus einem Aluminiumlötblech ausgebildet, der eine Lötmaterialschicht an jeder seiner gegenüber liegenden Seiten aufweist, und umfasst ein erstes Element (16) mit einer plattenartigen Form, mit dem die Wärmetauschrohre (12) verbunden werden; ein zweites Element (17), das aus einem blanken Aluminiumextrudat ausgebildet ist und die obere Seite des ersten Elementes (16) bedeckt; und Deckel (18) und (19) (Verschlusselemente), die aus Aluminium ausgebildet sind und die linken und rechten Endöffnungen verschließen. Eine Verbindungsplatte (21) aus einem blanken Aluminiummaterial, das sich in der Vorne-Hinten-Richtung erstreckt, ist an die äußere Fläche des rechten Deckels (19) gelötet, wobei sie zu den entsprechenden Enden des Kühlmit tel-Einlass-Sammlerabschnittes (5) und des Kühlmittel-Auslass-Sammlerabschnittes (6) weist. Das Kühlmittel-Einlassrohr (7) und das Kühlmittel-Auslassrohr (8) sind mit der Verbindungsplatte (21) verbunden.
Das erste Element (16) umfasst vordere und hintere gebogene Bereiche (22), deren zentrale Bereiche jeweils einen bogenförmigen Querschnitt aufweisen, der abwärts vorsteht und eine geringe Wölbung aufweist. Eine Mehrzahl von Rohreinsetzlöchern (23), die sich in der Vorne-Hinten-Richtung erstrecken, ist in den bogenförmigen Bereichen (22) in vorbestimmten Intervallen in der Links-Rechts-Richtung ausgebildet. Die Rohreinsetzlöcher (23) des vorderen gebogenen Bereiches (22) und diejenigen des hinteren gebogenen Bereiches (22) weisen in der Links-Rechts-Richtung dieselbe Position auf. Eine sich aufwärts erstreckende Wand (22a) ist integral mit jeder vorderen Kante des vorderen gebogenen Bereiches (22) und der hinteren Kante des hinteren gebogenen Bereiches (22) über die gesamte Länge der vorderen und hinteren Kanten ausgebildet. Eine Mehrzahl von Durchgangslöchern (25) ist in einem flachen Bereich (24), der zwischen den gebogenen Bereichen (22) des ersten Elementes (16) angeordnet ist, in vorbestimmten Intervallen in der Links-Rechts-Richtung ausgebildet.
Das erste Element (16) wird hergestellt, indem ein Aluminiumblech derart gepresst wird, dass die gebogenen Bereiche (22), die sich aufwärts erstreckenden Wände (22a), die Rohreinsetzlöcher (23), der flache Bereich (24) und die Durchgangslöcher (25) ausgebildet werden.
Das zweite Element (17) weist einen sich abwärts öffnenden m-förmigen Querschnitt auf und umfasst vordere und hintere Wände (26), die sich in der Links-Rechts-Richtung erstrecken; eine Trennwand (27), die an einem zentralen Bereich desselben zwischen den vorderen und hinteren Wänden (26) vorgesehen ist, sich in der Links-Rechts-Richtung erstreckt und als Trennmittel zum Trennen des Innenraums des Kühlmittel-Einlass/Auslass-Sammlertanks (2) in einen vorderen Raum und in einen hinteren Raum dient; und zwei Verbindungswände (28), die jeweils einen im wesentlichen bogenförmigen Querschnitt aufweisen, aufwärts vorstehen und integral mit dem oberen Ende der Trennwand (27) und den oberen Enden der vorderen und hinteren Wände (26) verbunden sind.
Eine Intra-Einlass-Sammlerabschnitt-Stromunterteilungssteuerwand (10), die als ein Stromunterteilungssteuermittel dient, verbindet integral einen unteren Endbereich der vorderen Wand (26) des zweiten Elementes (17) und einen unteren Endbereich der Trennwand (27) über die gesamte Länge derselben. Auf einem Niveau, das demjenigen der Intra-Einlass-Sammlerabschnitt-Stromunterteilungssteuerwand (10) entspricht, verbindet eine Intra-Auslass-Sammlerabschnitt-Stromunterteilungssteuerwand (29), die als ein Stromunterteilungssteuermittel dient, integral einen unteren Endbereich der hinteren Wand (26) des zwei ten Elementes (17) und einen unteren Endbereich der Trennwand (27) über die gesamte Länge derselben. Ein Ausschnitt (10a) ist in der Intra-Einlass-Sammlerabschnitt-Stromunterteilungssteuerwand (10) derart ausgebildet, dass er sich von dem linken Ende derselben erstreckt. Eine Mehrzahl von länglichen kreisförmigen Kühlmitteldurchgangslöchern (31A) und (31B) in Form von Durchgangslöchern, die sich in der Links-Rechts-Richtung erstrecken, ist in einem hinteren Bereich, ausgenommen die linken und rechten Endbereiche desselben, der Intra-Auslass-Sammlerabschnitt-Stromunterteilungssteuerwand (29) in vorbestimmten Intervallen in der Links-Rechts-Richtung ausgebildet. Das zentrale, länglich-kreisförmige Kühlmittel-Durchgangsloch (31A) ist kürzer als das andere länglich-kreisförmige Kühlmittel-Durchgangsloch (31B) und zwischen den benachbarten Wärmetauschrohren (12) angeordnet.
Das untere Ende der Trennwand (27) steht abwärts über die unteren Enden der vorderen und hinteren Wände (26) vor. Eine Mehrzahl von Vorsprüngen (27a) ist einteilig an der unteren Endfläche der Trennwand (27) in vorbestimmten Intervallen in der Links-Rechts-Richtung abwärts vorstehend ausgebildet und in entsprechende Durchgangslöcher (25) des ersten Elementes (16) eingesetzt. Die Vorsprünge (27a) werden ausgebildet, indem vorbestimmte Bereiche der Trennwand (27) abgeschnitten werden.
Vorliegend ist die Intra-Einlass-Sammlerabschnitte-Stromunterteilungssteuerwand (10) integral mit der vorderen Wand (26) und der Trennwand (27) ausgebildet, und die Intra-Auslass-Sammlerabschnitte-Stromunterteilungssteuerwand (29) ist einteilig mit der hinteren Wand (26) und der Trennwand (27) ausgebildet. Jedoch kann auch ein separates Element fest mit der vorderen Wand (26) und der Trennwand (27) befestigt werden, um die Intra-Einlass-Sammlerabschnitt-Stromunterteilungssteuerwand (10) auszubilden. Ähnlich kann ein separates Element fest an der hinteren Wand (26) und an der Trennwand (27) befestigt werden, um die Infra-Auslass-Sammlerabschnitt-Stromunterteilungssteuerwand (29) auszubilden.
Das zweite Element (17) wird wie folgt hergestellt. Nach den vorderen und hinteren Wänden (26) werden die Trennwand (27), die Verbindungswände (28) und die beiden Stromunterteilungssteuerwände (10) und (29) integral mittels Extrusion geformt. Der so erzeugte Artikel wird gepresst, um den Ausschnitt (10a) in der Infra-Einlass-Sammlerabschnitt-Stromunterteilungssteuerwand (10) und um die Kühlmitteldurchgangslöcher (31A) und (31B) in der Intra-Auslass-Sammlerabschnitt-Stromunterteilungssteuerwand (29) auszubilden. Anschließend werden vorbestimmte Bereiche der Trennwand (27) abgeschnitten, um die Vorsprünge (27a) zu erzeugen.
Die Deckel (18) und (19) weisen jeweils eine plattenartige Form auf, die etwa einer Querschnittform der Kontur einer Anordnung der ersten und zweiten Elemente (16) und (17) entspricht. Die Deckel (18) und (19) werden mittels Pressen eines Aluminiumlötbleches hergestellt, das eine Lötmaterialschicht an jeder seiner gegenüber liegenden Seiten aufweist. Ein oberer, nach links vorstehender Bereich (30) und ein unterer, nach links vorstehender Bereich (32) sind integral mit dem rechten Deckel (19) an der Seite in Richtung der Vorderseite ausgebildet und voneinander in der vertikalen Richtung beabstandet. Der obere, nach links vorstehende Bereich (30) ist in einen Raum (5a) des Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnittes (5) eingesetzt, wobei der Raum (5a) oberhalb der Stromunterteilungssteuerwand (10) angeordnet ist. Der untere, nach links vorstehende Bereich (32) ist in einen Raum (5b) des Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnittes (6) eingesetzt, wobei der Raum (5b) unterhalb der Stromunterteilungssteuerwand (10) angeordnet ist. Ein oberer, nach links vorstehender Bereich (33) und ein unterer, nach links vorstehender Bereich (34) sind integral mit dem rechten Deckel (19) an der Seite in Richtung der Rückseite ausgebildet und voneinander in der vertikalen Richtung beabstandet. Der obere, nach links vorstehende Bereich (33) ist in einen Raum (6a) des Kühlmittel-Auslass-Sammlerabschnittes (6) eingesetzt, wobei der Raum (6a) oberhalb der Stromunterteilungssteuerwand (29) angeordnet ist. Der untere, nach links vorstehende Bereich (34) ist in einen Raum (6b) des Kühlmittel-Auslass-Sammlerabschnittes (6) eingesetzt, wobei der Raum (6b) unterhalb der Stromunterteilungssteuerwand (29) angeordnet ist. Ein Eingriffsfinger (36), der nach links vorsteht, ist integral mit dem rechten Deckel (19) an einem bogenförmigen Bereich, der sich zwischen der vorderen Seitenkante und der oberen Kante erstreckt, und an einem bogenförmigen Bereich, der sich zwischen der hinteren Seitenkante und der oberen Kante erstreckt, sowie an einem vorderen Bereich und an einem hinteren Bereich der Bodenkante ausgebildet. Ein Kühlmitteleinlass (37) ist in der Bodenwand des vorderen, oberen, nach links vorstehenden Bereiches (30) des rechten Deckels (19) ausgebildet. Ein Stromunterteilungs-Einstellloch (20) (Stromunterteilungs-Einstell-Kühlmitteleinströmöffnung) ist in der Bodenwand des vorderen, unteren, nach links vorstehenden Bereiches (32) ausgebildet. Ein Kühlmittelauslass (38) ist in der Bodenwand des hinteren, oberen, nach links vorstehenden Bereiches (33) des rechten Deckels (19) ausgebildet.
Ein nach rechts vorstehender Bereich (39) ist integral mit dem linken Deckel (18) an der Seite in Richtung der Vorderseite ausgebildet. Der nach rechts vorstehende Bereich (39) ist in den Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnitt (5) eingesetzt. Ein oberer, nach rechts vorstehender Bereich (41) und ein unterer, nach rechts vorstehender Bereich (42) sind integral mit dem linken Deckel (18) an der Seite in Richtung der Rückseite ausgebildet und in der vertikalen Richtung voneinander beabstandet. Der obere, nach rechts vorstehende Bereich (41) ist in den Raum (6a) des Kühlmittel-Auslass-Sammlerabschnittes (6) eingesetzt, wobei der Raum (6a) oberhalb der Stromuntertei lungssteuerwand (29) angeordnet ist. Der untere, nach rechts vorstehende Bereich (42) ist in den Raum (6b) des Kühlmittel-Auslass-Sammlerabschnitts (6) eingesetzt, wobei der Raum (6b) unterhalb der Stromunterteilungssteuerwand (29) angeordnet ist. Ein Eingriffsfinger (43), der nach rechts vorsteht, ist integral mit dem linken Deckel (18) an einem bogenförmigen Bereich, der sich zwischen der vorderen Seitenkante und der oberen Kante erstreckt, und an einem bogenförmigen Bereich, der sich zwischen der hinteren Seitenkante und der oberen Kante erstreckt, sowie an einem vorderen Bereich und an einem hinteren Bereich der Bodenkante ausgebildet. In den Bodenwänden der nach rechts vorstehenden Bereiche (39), (41) und (42) ist keine Öffnung ausgebildet.
Die Verbindungsplatte (21) ist aus einem blanken Aluminiummaterial mittels Pressen ausgebildet und umfasst eine kurze, zylindrische Kühlmittel-Einströmöffnung (45), die mit dem Kühlmitteleinlass (37) und dem Stromunterteilungs-Einstellloch (20) des rechten Deckels (19) kommuniziert, und eine kurze, zylindrische Ausströmöffnung (46), die mit dem Kühlmittelauslass (38) des rechten Deckels (19) kommuniziert. Ein gebogener Bereich (47), der nach links vorsteht, ist an einem Bereich jedes der oberen und unteren Kantenbereiche der Verbindungsplatte (21) ausgebildet, die zwischen der Kühlmittel-Einströmöffnung (45) und der Kühlmittel-Ausströmöffnung (46) angeordnet ist. Die oberen und unteren gebogenen Bereiche (47) sind in entsprechende Bereiche zwischen dem Kühlmittel-Einlass- Sammlerabschnitt (5) und dem Kühlmittel-Auslass-Sammlerabschnitt (6) eingesetzt. Ein Eingriffsfinger (48), der nach links vorsteht, ist integral mit jedem der vorderen und hinteren Endbereiche der unteren Kante der Verbindungsplatte (21) ausgebildet. Die Eingriffsfinger (48) sind an der unteren Kante der rechten Öffnung (19) eingesetzt.
Die ersten und zweiten Elemente (16) und (17) des Kühlmittel-Einlass/Auslass-Sammlertanks (2), die Deckels (18) und (19) und die Verbindungsplatte (21) sind wie folgt miteinander verlötet. Bei der Montage der ersten und zweiten Elemente (16) und (17) werden die Vorsprünge (27a) des zweiten Elementes (17) in die entsprechenden Durchgangslöcher (25) des ersten Elementes (16) eingesetzt und anschließend gecrimpt. Auf diese Weise werden die oberen Endbereiche der vorderen und hinteren sich aufwärts erstreckenden Wände (22a) des ersten Elementes (16) an den entsprechenden unteren Endbereichen der vorderen und hinteren Wände (26) des zweiten Elementes (17) befestigt. In dem so erzeugten Zustand werden die ersten und zweiten Elemente (16) und (17) unter Verwendung ihrer Lötmaterialschichten miteinander verlötet. Beim Befestigen des linken Deckels (18) wird der vordere vorstehende Bereich (39) in den Raum eingesetzt, der durch die ersten und zweiten Elemente (16) und (17) definiert und vor der Trennwand (27) angeordnet ist; der hintere, obere vorstehende Bereich (41) wird in den Raum eingesetzt, der durch die ersten und zweiten Elemente (16) und (17) definiert und hinter der Trennwand (27) und oberhalb der Intra-Auslass-Sammlerabschnitt-Stromunterteilungssteuerwand (29) angeordnet ist; der hintere, untere vorstehende Bereich (42) wird in den Raum eingesetzt, der durch die ersten und zweiten Elemente (16) und (17) definiert und hinter der Trennwand (17) unterhalb der Intra-Auslass-Sammlerabschnitt-Stromunterteilungssteuerwand (29) angeordnet ist; die oberen Eingriffsfinger (43) werden an den Verbindungswänden (28) des zweiten Elementes (17) befestigt; und die unteren Eingriffsfinger (43) werden an den gebogenen Bereichen (22) des ersten Elementes (16) befestigt. In dem so erzeugten Zustand wird der Deckel (18) mit den ersten und zweiten Elementen (16) und (17) unter Verwendung ihrer Lötmaterialschichten verlötet. Bei der Befestigung der Verbindungsplatte (21) wird der obere gebogene Bereich (47) an dem rechten Deckel (19) an einem zentralen Bereich in Bezug auf die Vorne-Hinten-Richtung und an dem zweiten Element (17) an einem Bereich zwischen den Verbindungswänden (28) befestigt; der untere gebogene Bereich (47) wird an dem rechten Deckel (19) an einem zentralen Bereich in Bezug auf die Vorne-Hinten-Richtung und an dem flachen Bereich (24) des ersten Elementes (16) befestigt; und die Eingriffsfinger (48) werden an dem Bodenkantenbereich des rechten Winkels (19) befestigt. In dem so erzeugten Zustand wird die Verbindungsplatte (21) mit dem rechten Deckel (19) unter Verwendung der Lötmaterialschichten des rechten Deckels (19) verlötet.
Der Kühlmittel-Einlass/Auslass-Sammlertank (2) wird auf diese Weise ausgebildet. Ein Bereich des Kühlmittel-Einlas/Auslass-Sammlertanks (2), der vor der Trennwand (27) des zweiten Elementes (17) angeordnet ist, dient als Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnitt (5), und ein Bereich des Kühlmittel-Einlass/Auslass-Sammlertanks (2), der hinter der Trennwand (27) angeordnet ist, dient als Kühlmittel-Auslass-Sammlerabschnitt (6). Die Stromunterteilungssteuerwand (10) unterteilt das Innere des Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnitts (5) in obere und untere Räume (5a) und (5b). Die Stromunterteilungssteuerwand (29) unterteilt das Innere des Kühlmittel-Auslass-Sammlerabschnittes (6) in die oberen und unteren Räume (6a) und (6b). Die Räume (6a) und (6b) kommunizieren über die länglich-kreisförmigen Kühlmitteldurchgangslöcher (31A) und (31B) miteinander. Der Kühlmitteleinlass (37) des rechten Deckels (19) kommuniziert mit dem oberen Raum (5a) des Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnitts (5); das Stromunterteilungseinstellloch (20) kommuniziert mit dem unteren Raum (5b); und der Kühlmittelauslass (38) kommuniziert mit dem oberen Raum (6a) des Kühlmittel-Auslass-Sammlerabschnittes (6). Die Kühlmittel-Einströmöffnung (45) der Verbindungsplatte (21) kommuniziert mit dem Kühlmitteleinlass (37) und dem Stromunterteilungseinstellloch (20), und die Kühlmittel-Ausströmöffnung (46) kommuniziert mit dem Kühlmittelauslass (38). Der obere Raum (5a) des Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnittes (5) ist ein erster Raum, der mit dem Kühlmitteleinlass (37) kommuniziert. Der untere Raum (5b) ist ein zweiter Raum, der mit den Wärmetauschrohren (12) der ersten Wärmetauschrohrgruppe (13) kommuniziert. Der linke Deckel (18) verschließt die linke Endöffnung des Ausschnittes (10a) der Intra-Einlass-Sammlerabschnitt-Stromunterteilungssteuerwand (10), wodurch ein Kommunikationsloch (40) erzeugt wird, das eine Verbindung zwischen den Räumen (5a) und (5b) an einem linken Endbereich derselben herstellt. Der obere Raum (6a) des Kühlmittel-Auslass-Sammlerabschnittes (6) ist ein erster Raum, der mit dem Kühlmittelauslass (38) kommuniziert. Der untere Raum (6b) ist ein zweiter Raum, der mit den Wärmetauschrohren (12) der hinteren Wärmetauschrohrgruppe (13) kommuniziert. Vorliegend ist das Kommunikationsloch (40) durch Verschließen der linken Endöffnung des Ausschnittes (10a) mit dem Deckel (18) ausgebildet. Anstelle eines solchen Aufbaus des Kommunikationsloches (40) kann auch ein Durchgangsloch an einem linken Endbereich der Intra-Einlass-Sammlerabschnitt-Stromunterteilungssteuerwand (10) ausgebildet werden, um als ein Kommunikationsloch zu dienen. In diesem Fall sind ein oberer, nach rechts vorstehender Bereich, der in den oberen Raum (5a) des Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnittes (5) einzusetzen ist, und ein unterer, nach rechts vorstehender Bereich, der in den unteren Raum (5b) einzusetzen ist, an dem linken Deckel (18) an der Seite in Richtung der Vorderseite derart ausgebildet, dass sie voneinander in der vertikalen Richtung beabstandet sind.
Wie es in den 2, 3 und 7 bis 11 gezeigt ist, sind der Kühlmittel-Einström-Sammlerabschnitt (9) und der Kühlmittel-Ausström-Sammlerabschnitt (11) mit Hilfe eines Verbindungsabschnitts (16) miteinander verbunden. Die Sammlerabschnittes (9) und (11) und der Verbindungsabschnitt (60) definieren eine Ablaufrinne (70).
Der Kühlmittelwendesammlertank (3) ist aus einem Aluminiumlötblech ausgebildet, das eine Lötmaterialschicht an jeder seiner gegenüber liegenden Seiten aufweist, und umfasst ein erstes Element (50) mit einer plattenartigen Form, mit dem die Wärmetauschrohre (12) verbunden sind; ein zweites Element (51), das aus einem blanken Aluminiumextrudat hergestellt ist und die untere Seite des ersten Elementes (50) abdeckt; Deckel (52) und (53), die aus einem Aluminiumlötblech hergestellt sind, das eine Lötmaterialschicht an jeder seiner gegenüber liegenden Seiten aufweist, und welche die linken und rechten Endöffnungen der ersten und zweiten Elemente (50) und (51) verschließen; eine Hilfsablaufplatte (54), die aus einem blanken Aluminiummaterial hergestellt ist, sich in Links-Rechts-Richtung erstreckt und mit dem Verbindungsabschnitt (60) verbunden ist; und ein Kommunikationselement (55), das aus einem blanken Aluminiummaterial hergestellt ist, sich in der Vorne-Hinten-Richtung erstreckt und an die Außenfläche des linken Deckels (52) derart gelötet ist, dass es zu den Enden des Kühlmittel-Einström-Sammlerabschnittes (9) und des Kühlmittel-Ausström-Sammlerabschnittes (11) weist. Der Kühlmittel-Einström- Sammlerabschnitt (9) und der Kühlmittel-Ausström-Sammlerabschnitt (11) kommunizieren an ihren linken Endbereichen über das Kommunikationselement (55) miteinander.
Sowohl der Kühlmittel-Einström-Sammlerabschnitt (9) als auch der Kühlmittel-Ausström-Sammlerabschnitt (11) umfasst eine obere Fläche, eine vordere Seitenfläche, eine hintere Seitenfläche und eine Bodenfläche. Die oberen Flächen, ausgenommen ihre inneren und äußeren Bereiche in Bezug auf die Vorne-Hinten-Richtung, der Sammlerabschnitte (9) und (11) dienen jeweils als horizontale flache Flächen (9a) und (11a). Die inneren Bereiche in Bezug auf die Vorne-Hinten-Richtung der oberen Flächen der Sammlerabschnitte (9) und (11) dienen jeweils als erste untere Bereiche (9b) und (11b), welche Flächen aufweisen, die linear abwärts und in Richtung der Innenseite in Bezug auf die Vorne-Hinten-Richtung geneigt sind. Die ersten unteren Bereiche (9b) und (11b) dienen als vordere und hintere Seitenflächen der Ablaufrinne (70). Die vorderen und hinteren Seitenflächen der Ablaufrinne (70) fächern aufwärts und in der Vorne-Hinten-Richtung auf. Vorzugsweise sind die ersten unteren Bereichen (9b) und (11b) abwärts in einem Winkel von 45° oder mehr in Bezug auf eine horizontale Ebene geneigt. Die vorderen und hinteren Seitenflächen der Ablaufrinne (70); d.h. die ersten unteren Bereiche (9b) und (11b) der Sammlerabschnitte (9) und (11) müssen nicht unbedingt linear geneigt sein, sondern sie können auch gebogen sein, solange sie aufwärts und in der Vorne-Hinten-Richtung auffächern. Äußere Bereiche in Bezug auf die Vorne-Hinten-Richtung der oberen Flächen der Sammlerabschnitte (9) und (11) dienen jeweils als zweite untere Bereiche (9c) und (11c), welche Flächen aufweisen, die linear abwärts und in Richtung der Außenseite in Bezug auf die Vorne-Hinten-Richtung geneigt sind. Vorzugsweise sind die zweiten unteren Bereiche (9c) und (11c) abwärts in einem Winkel von 45° oder mehr in Bezug auf eine horizontale Ebene geneigt. Die vorderen und hinteren Außenflächen der Sammlerabschnitte (9) und (11) sind mit den entsprechenden zweiten unteren Bereichen (9c) und (11c) der oberen Flächen verbunden.
Das erste Element (50) umfasst einen ersten Sammler-Ausbildungsbereich (56), der einen oberen Bereich des Kühlmittel-Einström-Sammlerabschnittes (9) bildet; einen zweiten Sammler-Ausbildungsbereich (57), der einen oberen Bereich des Kühlmittel-Ausström-Sammlerabschnittes (11) bildet; und ein Verbindungswand (58), welche die Sammler-Ausbildungsbereiche (56) und (57) miteinander verbindet und den Verbindungsabschnitt (60) bildet. Der erste Sammler-Ausbildungsbereich (56) umfasst eine horizontale flache obere Wand (56a); eine erste geneigte Wand (56b), die integral mit der hinteren Kante der oberen Wand (56a) über die gesamte Länge derselben ausgebildet und nach hinten und abwärts geneigt ist; und eine zweite geneigte Wand (56c), die integral mit der vorderen Kante der oberen Wand (56a) über die gesamte Länge derselben ausgebildet und nach vorne und abwärts geneigt ist; und eine ver tikale wand (56d), die integral mit der vorderen Kante der zweiten geneigten Wand (56c) über die gesamte Länge derselben ausgebildet ist. Der zweite Sammler-Ausbildungsbereich (57) umfasst eine horizontale flache obere Wand (57a); eine erste geneigte Wand (57b), die integral mit der vorderen Kante der oberen Wand (57a) über die gesamte Länge derselben ausgebildet und nach vorne und abwärts geneigt ist; eine zweite geneigte Wand (57c), die integral mit der hinteren Kante der oberen Wand (57a) über die gesamte Länge derselben ausgebildet und nach hinten und abwärts geneigt ist; und eine vertikale Wand (57d), die integral mit der hinteren Kante der zweiten geneigten Wand (57c) über die gesamte Länge derselben ausgebildet ist. Die Verbindungswand (58) verbindet integral die untere Kante der ersten geneigten Wand (56b) des ersten Sammler-Ausbildungsbereiches (56) und die untere Kante der ersten geneigten Wand (57b) des zweiten Sammler-Ausbildungsbereiches (57). Die unteren Endflächen der vertikalen Wände (56d) und (57d) der entsprechenden Sammler-Ausbildungsbereiche (56) und (57) sind in Bezug auf die Vorne-Hinten-Richtung abwärts und einwärts geneigt. Ein äußerer Bereich jeder der Bodenflächen bildet teilweise einen gestuften Bereich (69), der später beschrieben wird. Die obere Fläche der oberen Wand (56a) des ersten Sammler-Ausbildungsbereiches (56) dient als die obere Fläche des Kühlmittel-Einström-Sammlerabschnittes (9); d.h. als horizontale flache Fläche (9a); die oberen Flächen der geneigten Wände (56b) und (56c) dienen als untere Bereiche (9b) und (9c); und die äußere Fläche der ver tikalen Wand (56c) dient als ein oberer Bereich der vorderen Fläche des Kühlmittel-Einström-Sammlerabschnittes (9). Die obere Fläche der oberen wand (57a) des zweiten Sammler-Ausbildungsbereiches (57) dient als die obere Fläche des Kühlmittel-Ausström-Sammlerabschnittes (11); d.h. als die horizontale flache Fläche (11a); die oberen Flächen der geneigten Wände (57b) und (57c) dienen als die unteren Bereiche (11b) und (11c); und die äußere Fläche der vertikalen Wand (57d) dient als ein oberer Bereich der hinteren Fläche des Kühlmittel-Ausström-Sammlerabschnittes (11).
Eine Mehrzahl von Rohreinsetzlöchern (59), die sich in der Vorne-Hinten-Richtung erstrecken, ist in den Sammler-Ausbildungsbereichen (56) und (57) des ersten Elementes (50) in vorbestimmten Intervallen in der Links-Rechts-Richtung ausgebildet. Die oberen Einsetzlöcher (59) des Sammler-Ausbildungsbereiches (56) und diejenigen des Sammler-Ausbildungsbereiches (57) stimmen in Bezug auf ihre Position in der Links-Rechts-Richtung miteinander überein. Endbereiche, die an einer Seite in Richtung des Verbindungsabschnittes (60) angeordnet sind, der Rohreinsetzlöcher (59); d.h. hintere Endbereiche der Rohreinsetzlöcher (59) des ersten Sammler-Ausbildungsbereiches (56) und vordere Endbereiche der Rohreinsetzlöcher (59) des zweiten Sammler-Ausbildungsbereiches (57), sind jeweils in den ersten geneigten Wänden (56b) und (57b) ausgebildet. Entsprechend sind die Endbereiche, die an der Seite in Richtung des Verbindungsabschnittes (60) angeordnet sind, der Rohreinsetzlöcher (59) in den Seitenflächen der Ablaufrinne (70) positioniert. In Bezug auf die Vorne-Hinten-Richtung äußere Endbereiche der Rohreinsetzlöcher (59); d.h. vordere Endbereiche der Rohreinsetzlöcher (59) des ersten Sammler-Ausbildungsbereiches (56) und hintere Endbereiche der Rohreinsetzlöcher (59) des zweiten Sammler-Ausbildungsbereiches (57), sind entsprechend in den zweiten geneigten Wänden (56c) und (57c) positioniert. Entsprechend sind die vorderen und hinteren Endbereiche der Rohreinsetzlöcher (59) in den zweiten unteren Bereichen (9c) und (11c) der oberen Flächen der Sammlerabschnittes (9) und (11) angeordnet.
Bei den oberen Wänden (56a) und (57a) und den geneigten Wänden (56b), (56c), (57b) und (57c) der Sammler-Ausbildungsbereiche (56) und (57) des ersten Elementes (50) dienen deren Bereiche, die an den linken und rechten Seiten jedes Rohreinsetzloches (59) angeordnet sind, als geneigte Bereiche (61), die abwärts und in Richtung des Rohreinsetzloches (59) geneigt sind. Die geneigten Bereiche (61), die an den linken und rechten Seiten jedes Rohreinsetzloches (59) angeordnet sind, definieren eine Aussparung (62). Ablaufnuten (63) zum Entfernen von kondensiertem Wasser in Abwärtsrichtung des Kühlmittelwendesammlertanks (3) sind, in Verbindung mit den vorderen und hinteren Endbereichen der entsprechenden Rohreinsetzlöcher (59), an den oberen Flächen der zweiten geneigten Wände (56c) und (57c) und an den äußeren Flächen der vertikalen Wände (56d) und (57d) der Sammler-Ausbil dungsbereiche (56) und (57) des ersten Elementes (50) ausgebildet. Der Boden jeder Ablaufnut (63) erstreckt sich abwärts mit zunehmendem Abstand von dem entsprechenden Rohreinsetzloch (59). Der Boden eines Bereiches jeder Ablaufnut (63), die an der zweiten geneigten wand (56c) oder (57c) angeordnet ist; d.h. an dem zweiten unteren Bereich (9c) oder (11c), ist linear in Bezug auf eine horizontale Ebene abwärts und in Richtung der Vorderseite oder der Rückseite geneigt. Vorzugsweise ist der Boden des Bereiches jeder Ablaufnut (63), die an dem zweiten unteren Bereich (9c) oder (11c) angeordnet ist, in einem Winkel von 45° oder mehr in Bezug auf die horizontale Ebene geneigt. Das untere Ende eines Bereiches jeder Ablaufnut (63), die an der vertikalen Wand (56d) oder (57d) angeordnet ist, öffnet sich an der Bodenendfläche der vertikalen Wand (56d) oder (57d) (siehe 8).
Mehrere Ablaufdurchgangslöcher (64), die sich in der Links-Rechts-Richtung erstrecken, sind in der Verbindungswand (58) des ersten Elementes (50) in vorbestimmten Intervallen in der Links-Rechts-Richtung ausgebildet. Zudem sind mehrere Befestigungsdurchgangslöcher (65) in der Verbindungswand (58) des ersten Elementes (50) in vorbestimmten Intervallen in der Links-Rechts-Richtung ausgebildet, wobei sie in Bezug auf die Ablaufdurchgangslöcher (64) versetzt sind.
Das erste Element (50) wird mittels Pressen eines Aluminiumlötbleches derart hergestellt, so dass die Sammler ausbilungsbereiche (56), (57) so ausgebildet werden; d.h. die oberen Wände (56a) und (57a), die geneigten Wände (56b), (56c), (57b) und (57c), die vertikalen (56d) und (57d), die Verbindungswand (58), die Rohreinsetzlöcher (59), die geneigten Bereiche (61) und die Ablaufnuten (63), und dass das Ablaufdurchgangsloch (64) und das Befestigungsdurchgangsloch (65) in der Verbindungswand (58) ausgebildet werden.
Das zweite Element (51) umfasst einen ersten Sammlerausbildungsbereich (66), der einen unteren Bereich des Kühlmittel-Einström-Sammlerabschnittes (9) bildet; einen zweiten Sammlerausbildungsbereich (67), der einen unteren Bereich des Kühlmittel-Ausström-Sammlerabschnittes (11) bildet; und eine Verbindungswand (68), welche die Sammlerausbildungsbereiche (66) und (67) verbindet und dann die Verbindungswand (58) des ersten Elementes (50) gelötet ist, um auf diese weise mit dem Verbindungsabschnitt (60) auszubilden. Der erste Sammlerausbildungsbereich (66) umfasst vordere und hintere Wände (66a), und eine Bodenwand (66b), die integral die Bodenenden der vorderen und hinteren Wände (66a) verbindet, abwärts vorsteht und einen im Wesentlichen bogenförmigen Querschnitt aufweist. Der zweiter Sammlerausbildungsbereich (67) umfasst vordere und hintere Wände (67a); eine Bodenwand (67b), die integral die Bodenenden der vorderen und hinteren Wände (67a) miteinander verbindet, abwärts vorsteht und einen im Wesentlichen bogenförmigen Querschnitt aufweist; und eine horizontale Stromunterteilungssteuerwand (67c), die integral obere Endbereiche der vorderen und hinteren Wände (67a) verbindet. Die Verbindungswand (68) verbindet integral einen oberen Endbereich der hinteren Wand (66a) des ersten Sammlerausbildungsbereichs (66) und einen oberen Endbereich der vorderen Wand (67a) des zweiten Sammlerausbildungsbereiches (67). Die äußere Fläche der vorderen Wand (66a) des ersten Sammlerausbildungsbereiches (66) und die äußere Fläche der hinteren Wand (67a) des zweiten Sammlerausbildungsbereiches (67) sind in Bezug auf die Vorne-Hinten-Richtung einwärts entsprechend der äußeren Fläche der vertikalen Wand (56d) des ersten Sammlerausbildungsbereiches (56) und der äußeren Fläche der vertikalen Wand (57d) des zweiten Sammlerausbildungsbereiches (57) des ersten Elementes (50) angeordnet. Entsprechend ist der gestufte Bereich (69), der an jeden der Verbindungsbereiche zwischen den vertikalen Wänden (56d) und (57d) des ersten Elementes (50) und den vorderen und hinteren Wänden (66a) und (67a) des zweiten Elementes (51) vorgesehen sind; die äußeren Flächen der vertikalen Wände (56d) und (57d) sind in Bezug auf die Vorne-Hinten-Richtung jeweils auswärts der äußeren Flächen der vorderen und hinteren Wände (66a) und (67a) über die entsprechenden gestuften Bereiche (69) geordnet; und das gesamte Bodenende jeder Ablaufnut (63) öffnet sich an dem entsprechenden gestuften Bereich (69) (siehe 8 und 9). Die äußere Fläche eines oberen Kantenbereiches der vorderen Wand (66a) des ersten Sammlerausbildungsbereiches (66) ist auf gleicher Ebene mit der Bodenfläche eines Bereiches der Ablaufnut (63), die an der vertikalen Wand (56d) angeordnet ist, und die äußere Fläche eines oberen Kantenbereiches der hinteren wand (67a) des zweiten Sammlerausbildungsbereiches (67) ist auf gleicher Ebene mit der Bodenfläche eines Bereiches der Ablaufnut (63), die an der vertikalen Wand (57d) angeordnet ist. Die äußere Fläche der vorderen Wand (66a) des ersten Sammlerausbildungsbereiches (66) dient als ein unterer Bereich der vorderen Fläche des Kühlmittel-Einström-Sammlerabschnittes (9). Die äußere Fläche der hinteren Wand (67a) des zweiten Sammlerausbildungsbereiches (67) dient als ein unterer Bereich der hinteren Fläche des Kühlmittel-Ausström-Sammlerabschnittes (11). Mehrere kreisförmige Kühlmitteldurchgangslöcher (71) in Form eines Durchgangsloches sind in einem hinteren Bereich der Stromunterteilungssteuerwand (67c) des zweiten Sammlerausbildungsbereiches (67) des zweiten Elementes (51) mit vorbestimmten Intervallen der Links-Rechts-Richtung ausgebildet. Der Abstand zwischen den zwei benachbarten kreisförmigen Kühlmittel-Durchgangslöcher (71) sind nach und nach mit zunehmendem Abstand von dem linken Ende der Stromunterteilungssteuerwand (67c) zu. Der Abstand zwischen den beiden benachbarten kreisförmigen Kühlmitteldurchgangslöchern (71) bekannt und konstant sein. Mehrere Durchgangslöcher (72), die sich in der Links-Rechts-Richtung erstrecken, sind in der Verbindungswand (68) des zweiten Elementes (51) fluchtend mit den entsprechenden Ablaufdurchgangslöchern (64) des ersten Elementes (50) ausgebildet. Ferner sind mehrere Befestigungsdurchgangslöcher (63) in der Verbindungswand (68) fluchtend mit den entsprechenden Durchgangslöchern (65) des ersten Elementes (50) ausgebildet.
Das zweite Element (51) wird wie folgt ausgebildet. Zuerst werden die vorderen und hinteren Wände (66a) und (67a) und die Bodenwände (66b) und (67b) der Sammlerausbilungsbereiche (66) und (67), die Stromunterteilungssteuerwand (67c) des zweiten Sammlerausbildungsbereiches (67) und die Verbindungswand (68) integral mittels Extrusion hergestellt. Anschließend wird das erzeugte Extrudat einer Pressbearbeitung unterzogen, um die Kühlmittel-Durchgangslöcher (71) in der Stromunterteilungssteuerwand (67c) und die Ablaufdurchgangslöcher (72) und die Befestigungsdurchgangslöcher (73) in der Verbindungswand (68) zu erzeugen.
Ausschnitte (74) werden in der Hilfsablaufplatte (54) derart ausgebildet, dass diese sich zu ihrer oberen Kante erstrecken und den Ablaufdurchgangslöchern (64) und (72) der ersten und zweiten Elemente (50) und (51) entsprechen. Die Breite eines offenen Bereiches des Ausschnittes (74), gemessen in Links-Rechts-Richtung, entspricht der Länge der Ablaufdurchgangslöcher (74) und (72), gemessen in der Links-Rechts-Richtung. Hilfsablaufnuten (75) werden an den vorderen und hinteren Flächen der Hilfsablaufplatte (74) wie folgt ausgebildet: Die Hilfsablaufnuten (75) erstrecken sich vertikal und sind mit den entsprechenden unteren Endbereichen der Ausschnitte (74) verbunden; und ihre unteren Endbereiche sind an der Bodenfläche der Hilfsablaufplatte (54) offen. Die Vorsprünge (76) werden an der oberen Kante der Hilfsablaufsplatte (54) derart ausgebildet, dass sie mit den entsprechenden Befestigungsdurchgangslöchern (67) und (71) der ersten und zweiten Elemente (50) und (51) fluchten und aufwärts derart vorstehen, dass sie in die entsprechenden Befestigungsdurchgangslöchern (65) und (73) einsetzbar sind. Die Hilfsablaufsplatte (54) wird mittels Pressbearbeitung aus einem reinen Aluminiummaterial derart ausgebildet, dass die Ausschnitte (74), die Hilfsablaufsnuten (75) und die Vorsprünge (76) erzeugt werden.
Die Deckel (52) und (53) weisen eine plattenartige Form auf. Sie werden mittels Pressbearbeitung aus einem reinen Aluminiumblech hergestellt, das eine Lötmaterialschicht an jeder seiner gegenüberliegenden Seiten aufweist. Ein nach rechts vorstehender Bereich (77), der in dem Kühlmittel-Einström-Sammlerabschnitt (9) eingesetzt werden soll, ist integral an dem linken Deckel (52) an der Seite in Richtung der Vorderseite ausgebildet. Ein oberer, nach rechts vorstehender Bereich (78) und ein unterer, nach rechts vorstehender Bereich (79) sind integral mit dem linken Deckel (52) an der Seite in Richtung der Rückseite ausgebildet und voneinander in der vertikalen Richtung beabstandet. Der obere, nach rechts vorstehende Bereich (78) ist in einen Raum (11A) des Kühlmittel-Ausström-Sammlerabschnittes (11) eingesetzt, wobei der Raum (11A) oberhalb der Stromunterteilungssteuerwand (67c) angeordnet ist. Der untere, nach rechts vorstehende Bereich (79) ist in einen Raum (11B) des Kühlmittel-Ausström-Sammlerabschnitts (11) eingesetzt, wobei der Raum (11B) unterhalb der Stromunterteilungssteuerwand (67c) angeordnet ist. In dem linken Deckel (52) ist ein Eingriffsfinger (81), der nach rechts vorsteht, integral sowohl mit einem bogenförmigen Bereich, der sich zwischen der vorderen Seitenkante und der Bodenkante erstreckt, als auch mit einem bogenförmigen Bereich, der sich zwischen der hinteren Seitenkante und der Bodenkante erstreckt, ausgebildet, und ist ferner integral mit der oberen Kante an vorderen und hinteren Positionen ausgebildet; und zudem ist ein Eingriffsfinger (82), der nach links vorsteht, sowohl an den oberen als auch an den unteren Kanten an einer zentralen Position in Bezug auf die Vorne-Hinten-Richtung ausgebildet. Durchgangslöcher (83) und (84) sind in der Bodenwand des vorderen, nach rechts vorstehenden Bereiches (74) und an der Bodenwand des hinteren, unteren, nach rechts vorstehenden Bereiches (79) des linken Deckels (52) ausgebildet. Das vordere Durchgangsloch (83) erzeugt eine Kommunikation zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Kühlmittel-Einström-Sammlerabschnittes (9). Das hintere Durchgangsloch (84) erzeugt eine Kommunikation zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Raumes (11B), der unterhalb der Stromunterteilungssteuerwand (67c) angeordnet ist, des Kühlmittel-Ausström-Sammlerabschnittes (11).
Ein nach links vorstehender Bereich (85), der in den Kühlmittel-Einström-Sammlerabschnitt (9) einzusetzen ist, ist integral an dem rechten Deckel (53) an der Seite in Richtung der Vorderseite ausgebildet. Ein oberer, nach links vorstehender Bereich (86) und ein unterer, nach links vorstehender Bereich (85) sind integral mit dem rechten Deckel (51) an der Seite in Richtung der Rückseite ausgebildet und in der vertikalen Richtung von einander beabstandet. Der obere, nach links vorstehende Bereich (86) ist in den Raum (11A) des Kühlmittel-Ausström-Sammlerabschnittes (11) eingesetzt, wobei der Raum (11A) oberhalb der Stromunterteilungssteuerwand (67c) angeordnet ist. Der untere, nach links vorstehende Bereich (87) ist in den Raum (11B) des Kühlmittel-Ausström-Sammlerabschnittes (11) eingesetzt, wobei der Raum (11B) unterhalb der Stromunterteilungswand (67c) angeordnet ist. In dem rechten Deckel (53) ist ein Eingriffsfinger (88), der nach links vorsteht, integral sowohl mit einen bogenförmigen Bereich, der sich zwischen der vorderen Seitenkante und der hinteren Kante erstreckt, als auch mit einem bogenförmigen Bereich, der sich zwischen der hinteren Seitenkante und der Bogenkante erstreckt, ausgebildet, und ist ferner integral mit der oberen Kante an vorderen und hinteren Positionen ausgebildet. In den Bodenwänden der nach links vorstehenden Bereiche (85), (86) und (87) ist kein Durchgangsloch ausgebildet.
Das Kommunikationselement (55) ist mittels Pressbearbeitung aus einen reinen Aluminiummaterial ausgebildet und weist von links betrachtet eine plattenartige Form auf, die derjenigen des linken Deckels (52) entspricht. Ein Umfangskantenbereich des Kommunikationselementes (55) ist an die Außenfläche des linken Deckels (52) gelötet. Ein nach außen gewölbter Bereich (89) ist an den Kommunikationselementen (55) ausgebildet, um eine Kommunikation zwischen den beiden Durchgangslöcher (83) und (84) des linken Deckels (52) zu erzeugen. Das Innere des nach außen gewölbten Bereiches (89) dient als ein Kommunikationskanal (91) zum Erzeugen einer Kommunikation zwischen den Durchgangslöchern (83) und (84) des linken Deckels (52). Ein Ausschnitt (92) ist an jeder der oberen und unteren Kanten des Kommunikationselementes (55) an einer zentralen Position in Bezug auf die Vorne-Hinten-Richtung ausgebildet. Die Eingriffsfinger (82) des linken Deckels (52) sind in die entsprechenden Ausschnitte (92) eingesetzt.
Bei der Montage des Kühlmittelwendesammlertanks (3) werden die ersten und zweiten Elemente (50) und (51), die Deckel (52) und (53), die Hilfsabschlussplatte (54) und das Kommunikationselement (55) wie folgt miteinander verlötet. Bei der Montage des ersten Elementes (50) und des zweiten Elemente (51) werden die Verbindungswände (58 und (68) derart miteinander in Kontakt gebracht, dass die Ablaufdurchgangslöcher (64) und (72) miteinander fluchten und dass die Befestigungsdurchgangslöcher (65) und (73) miteinander fluchten; die Bodenenden der vertikalen Wände (56d) und (57d) der Sammlerausbildungsbereiche (56) und (57) werden mit den entsprechenden oberen Enden der vorderen Wand (66a) und des ersten Sammlerausbildungsberei ches (66) und der Rückwand (67a) des zweiten Sammlerausbildungsbereiches (67) in Eingriff gebracht; und die Vorsprünge (67) der Hilfsablaufplatte (54) werden von unten in die Befestigungsdurchgangslöcher (73) und (65) der Elemente (50) und (51) eingesetzt und anschließend gecrimpt, wodurch die Elemente (50) und (51) miteinander verbunden werden. In dem so erzeugten Zustand werden diese Elemente unter Verwendung der Lötmaterialschichten des ersten Elementes (50) miteinander verlötet. Die Hilfsablaufplatte (54) wird an die Verbindungswände (58) und (68) der Elemente (50) und (51) unter Verwendung der Lötmaterialschichten des ersten Elementes (50) gelötet. Beim Befestigen der Deckel (52) und (53) werden die vorderen vorstehenden Bereiche (77) und (58) in den Raum eingesetzt, der durch die ersten Sammlerausbildungsbereiche (56) und (66) der Elemente (50) und (51) definiert ist; die hinteren, oberen vorstehenden Bereiche (78) und (86) werden in den oberen Raum eingesetzt, der durch die zweiten Sammlerausbildungsbereiche (57) und (67) der Elemente (50) und (51) definiert und oberhalb der Stromunterteilungssteuerwand (67c) angeordnet ist; die hinteren, unteren vorstehenden Bereiche (79) und (87) werden in den unteren Raum eingesetzt, der durch die zweiten Sammlerausbildungsbereiche (57) und (67) der Elemente (50) und (51) definiert und unterhalb der Stromunterteilungsssteuerungswand (67) angeordnet ist; die oberen Eingriffsfinger (81) und (88) werden an dem ersten Element (50) befestigt; und die unteren Eingriffsfinger (81) und (88) werden an dem zweiten Element (50) befestigt. In dem so er zeugten Zustand werden die Deckel (52) und (53) an die ersten und zweiten Elemente (50) und (51) unter Verwendung der Lötmaterialschichten derselben gelötet. Beim Befestigen des Kommunikationselementes (55) wird das Kommunikationselement (55) mit dem linken Deckel (52) derart in Eingriff gebracht, dass die Eingriffsfinger (88) in die entsprechende Ausschnitte (92) eingesetzt werden. In dem so erzeugten Zustand wird das Kommunikationselement (55) an den linken Deckel (52) unter Verwendung der Lötmaterialschichten des linken Deckels (52) gelötet.
Der Kühlmittelwendesammlertank (3) wird auf diese Weise ausgebildet. Die ersten Sammlerausbildungsbereiche (56) und (66) der Elemente (50) und (51) definieren den Kühlmittel-Einström-Sammlerabschnitt (9). Die zweiten Sammlerausbildungsbereiche (57) und (67) definieren den Kühlmittel-Ausström-Sammlerabschnitt (11). Die Stromunterteilungssteuerwand (67c) unterteilt das Innere des Kühlmittel-Ausström-Sammlerabschnittes (11) in obere und untere Räume (11A) und (11B). Die Räume (11A) und (11B) kommunizieren über die kreisförmigen Kühlmitteldurchgangslöcher (71) miteinander. Das vordere Durchgangsloch (81) des linken Deckels (52) kommuniziert mit den Kühlmittel-Einström-Sammlerabschnitt (9), und das hintere Durchgangsloch (84) des linken Deckels (52) kommuniziert mit dem unteren Raum (11B) des Kühlmittel-Ausström-Sammlerabschnitts (11). Das Innere des Kühlmittel-Einström-Sammlerabschnittes (9) und der untere Raum (11B) des Kühlmittel-Ausström-Sammlerabschnittes (11) kommuni zieren über die Durchgangslöcher (83) und (84) des linken Deckels (52) und den Kommunikationskanal (91) in den auswärts gewölbten Bereichen (89) des Kommunikationselementes (55) miteinander. Die Verbindungswände (58) und (68) der Elemente (50) und (51) definieren den Verbindungsabschnitt (60). Der erste untere Bereich (9b) des Kühlmittel-Einström-Sammlerabschnittes (9), der erste untere Bereich (11B) des Kühlmittel-Ausström-Sammlerabschnittes (11) und der Verbindungsabschnitt (60) definieren die Ablaufrinne (70). Die Ablaufdurchgangslöcher (64) und (73) der Verbindungswände (78) und (68) der Elemente (50) und (51) definieren die Ablauflöcher (93) der Verbindungsabschnitte (60).
Jedes der Wärmetauschrohre (12), welche die vorderen und hinteren Wärmetauschrohrgruppe (13) bilden, ist aus einem reinen Aluminiumextrudat hergestellt und weist eine flache Form mit einer breiten Breite in der Vorne-Hinten-Richtung auf. In dem Wärmetauschrohr (12) sind mehrere Kühlkanäle (12a) parallel zueinander ausgebildet, die sich in der Längsrichtung desselben erstrecken. Die vorderen und hinteren Wände des Wärmetauschrohres (12) weisen eine auswärts vorstehende, bogenförmige Form auf. Die Wärmetauschrohre (12) der vorderen Wärmetauschrohrgruppe (13) und die Wärmetauschrohre (14) der hinteren Wärmetauschrohrgruppe (13) sind derart angeordnet, dass die in Bezug auf ihre Position in der Links-Rechts-Richtung einander entsprechen. Obere Endbereiche der Wärmetauschrohre (12) sind in die entsprechenden Rohreinsetzlöcher (23) des ersten Elementes (16) des Kühlmittel-Einlass/Auslass-Sammlertanks (2) eingesetzt und an das erste Element (16) unter Verwendung der Lötmaterialschichten des ersten Elementes (16) gelötet. Untere Endbereiche der Wärmetauschrohre (12) sind in die entsprechenden Rohreinsetzlöcher (59) des ersten Elementes (50) des Kühlmittel-Wendesammlertanks (3) eingesetzt und an das erste Element (50) unter Verwendung der Lötmaterialschichten des ersten Elementes (50) gelötet. Die Wärmetauschrohre (12) der vorderen Wärmetauschrohrgruppe (13) kommunizieren mit dem Kühmittel-Einlass-Sammlerabschnitt (5) und dem Kühlmittel-Einström-Sammlerabschnitt (9). Die Wärmetauschrohre (12) der hinteren Wärmetauschrohrgruppe (13) kommunizieren mit dem Kühlmittel-Auslass-Sammlerabschnitt (6) und dem Kühlmittel-Ausström-Sammlerabschnitt (11).
Vorzugsweise liegt die Dicke des Wärmetauschrohrs (12) gemessen in der Links-Rechts-Richtung, also eine Rohrhöhe (h), im Bereich von 0,75 mm bis 1,5 mm (siehe 12); die Breite des Wärmetauschrohrs (12), gemessen in der Vorne-Hinten-Richtung, im Bereich von 12 mm bis 18 mm; die Wanddicke des Wärmetauschrohrs (12) im Bereich von 0,175 mm bis 0,275 mm; die Dicke einer Trennwand, welche die Kühlmittelkanäle (12a) voneinander trennt, im Bereich von 0,175 mm bis 0,275 mm; der Abstand der Trennwände im Bereich von 0,5 mm bis 3 mm; und die vorderen und hinteren Endwände weisen jeweils einen Krümmungsradius von 0,35 mm bis 0,75 mm gemessen an der Außenfläche derselben auf.
Anstelle des Wärmetauschrohrs (12), das aus einem Aluminiumextrudat hergestellt ist, kann ein Wärmetauschrohr verwendet werden, das derart ausgebildet ist, dass die innere Rippe in ein nahtgeschweißtes Rohr aus Aluminium eingesetzt ist, um darin mehrere Kühlkanäle auszubilden. Alternativ kann ein zu verwendendes Wärmetauschrohr wie folgt ausgebildet sein. Ein Aluminiumlötblech, das eine Lötmaterialschicht an jeder seiner gegenüber liegenden Seiten aufweist, wird einem Walzprozess unterzogen, um eine Platte herzustellen, die zwei Flachwand ausbildende Bereiche umfasst, die über einen Verbindungsbereich miteinander verbunden sind; Seitenwand ausbildende Bereiche, die in einem gewölbten Zustand integral mit den entsprechenden Flachwand ausbildenden Bereichen an ihren Seitenkanten, die gegenüber dem Verbindungsbereich angeordnet sind, ausgebildet sind; und mehrere Trennwand ausbildende Bereiche, die integral mit den Flachwand ausbildenden Bereichen derart ausgebildet sind, dass sie von den Flachwand ausbildenden Bereichen vorstehen und die in vorbestimmten Intervallen in der Breitenrichtung der Flachwand ausbildenden Bereiche angeordnet sind. Die auf diese Weise erzeugte Platte wird an den Verbindungsbereich zu einer Haarnadelform derart gebogen, dass die Seitenwand ausbildenden Bereiche einander berühren, woraufhin diese verlötet werden. Die Trennwand ausbildenden Bereiche bilden Trennwände. In diesem Fall werden gewellte Rippen verwendet, die aus einem blanken Material ausgebildet sind.
Wie es in 12 gezeigt ist, ist jede der gewellten Rippen (14) in einer welligen Form aus einem Aluminiumlötblech ausgebildet, das eine Lötmaterialschicht an ihren gegenüber liegenden Flächen aufweist. Die gewellte Rippe (14) umfasst Kammbereiche (14a), Wellentalbereiche (14b) und horizontale flache Verbindungsbereiche, welche jeweils den Wellenkammbereich (14a) und den Wellentalbereich (14b) miteinander verbinden. Mehrere Lüftungsschlitze sind an den Verbindungsbereichen (14c) derart ausgebildet, dass sie in der Vorne-Hinten-Richtung nebeneinander angeordnet sind. Die vorderen und hinteren flachen Rohre (12), die das Kühlmittelstromelement (13) bilden, teilen die gewellte Rippe (14). Die Breite der gewellten Rippe (14), gemessen in der Vorne-Hinten-Richtung, entspricht im wesentlichen dem Abstand zwischen der vorderen Kante des vorderen flachen Rohrs (12) und der hinteren Kante des hinteren flachen Rohrs (12). Die Wellenkammbereiche (14a) und die Wellentalbereiche (14b) der gewellten Rippe (14) sind an die Wärmetauschrohre (12) gelötet. Anstelle einer einzelnen gewellten Rippe, die zwischen den vorderen und hinteren Wärmetauschrohrgruppen (13) geteilt wird, kann eine gewellte Rippe zwischen den benachbarten Wärmetauschrohren (12) jeder der vorderen und hinteren Wärmetauschrohrgruppen (13) angeordnet werden.
Die Rippenhöhe (H) der gewellten Rippe (14) entspricht dem direkten Abstand zwischen dem Wellenkammbereich (14a) und dem Wellentalbereich (14b) und beträgt vorzugsweise 7,0 mm bis 10 mm. Der Rippenabstand (Pf) der gewellten Rippe (14) entspricht der Hälfte des vertikalen Intervalls (P) zwischen den zentralen Bereichen des benachbarten Wellenkammbereiches (14a) (d.h. P/2), und der Rippenabstand (Pf) beträgt bevorzugt 1,3 mm bis 1,7 mm. Jeder Wellenkammbereich (14a) und Wellentalbereich (14b) der gewellten Rippe (14) umfasst einen flachen Bereich, der in einem eng anliegenden Zustand an die Wärmetauschrohre (12) gelötet ist, und runde Bereiche, die an entsprechenden gegenüber liegenden Enden des flachen Bereiches angeordnet und mit den entsprechenden Verbindungsbereichen (14c) verbunden sind. Bevorzugt weisen die runden Bereiche einen Krümmungsradius (R) von 0,7 mm oder weniger auf.
Bei der Herstellung des Verdampfers (1) werden die Komponentenelemente desselben montiert und aneinander befestigt, und die resultierende Anordnung wird einem Batch-Löten unterzogen.
Der Verdampfer (1) bildet zusammen mit einem Kompressor, einem Kondensator und einem Expansionsventil einen Kühlmittelzyklus, der ein auf Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoff basierendes Kühlmittel verwendet und in einem Fahrzeug, beispielsweise in einem Automobil, als eine Fahrzeugklimaanlage eingebaut ist.
Bei dem zuvor beschriebenen Verdampfer (1), der in 13 dargestellt ist, tritt ein 2-Phasen-Kühlmittel einer Dampf-Flüssig-Phase, das durch einen Kompressor, einen Kondensator und ein Expansionsventil geleitet wurde, in den oberen Raum (5a) des Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnittes (5) des Kühlmittel-Einlass/Auslass-Sammlertanks (2) aus dem Kühlmittel-Einlassrohr (7) durch die Kühlmittel-Einlassöffnung (45) der Verbindungsplatte (21) und den Kühlmitteleinlass (37) des rechten Deckels (19) ein. Anschließend strömt das in den oberen Raum (5a) eingeleitete Kühlmittel nach links in den oberen Raum (5a) und anschließend in den unteren Raum (5b), während es seine Bewegungsbahn in einer U-förmigen Art und Weise während des Durchlaufs durch das Kommunikationsloch (40) der Intra-Einlass-Sammlerabschnitt-Stromunterteilungssteuerwand (10) ändert. Das Kühlmittel strömt durch den unteren Raum (5b) nach rechts; d.h. in eine Gegenrichtung in Bezug auf die Strömungsrichtung innerhalb des oberen Raumes (5a). gleichzeitig tritt das 2-Phasen-Kühlmittel direkt in den unteren Raum (5b) aus dem Kühlmittel-Einlassrohr (7) durch die Kühlmittel-Einströmöffnung (45) der Verbindungsplatte (21) und das Stromunterteilungseinstellloch (20) des rechten Deckels (19) ein, ohne durch den oberen Raum (5a) des Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnittes (5) geleitet zu werden, und strömt nach links in den unteren Raum (5b). Das Kühlmittel, das in den unteren Raum (5b) eingetreten ist, strömt unterteilt in die Kühlmittelkanäle (12a) sämtlicher Wärmetauschrohre (12) der vorderen Wärmetauschrohrgruppe (13).
Das Kühlmittel, das in die Kühlkanäle (12a) der Wärmetauschrohre (12) eingetreten ist, strömt abwärts durch die Kühlmittelkanäle (12a) und gelangt in den Kühlmittel-Einström-Sammlerabschnitt (9) des Kühlmittelwendesammlertanks (3). Das Kühlmittel, das in den Kühlmittel-Einström-Sammlerabschnitt (9) geleitet wurde, strömt nach links und fließt dann durch das vordere Durchgangsloch (83) des linken Deckels (52), den Kommunikationskanal (91) in dem auswärts gewölbten Bereich (89) des Kommunikationselementes (55) und das hintere Durchgangsloch (84) des linken Deckels (52), wobei die Strömungsrichtung geändert wird, und tritt dann in den unteren Raum (11b) des Kühlmittel-Ausström-Sammlers (11) ein.
Selbst wenn die Temperaturverteilung (Trockenheit des Kühlmittels) des Kühlmittels, das durch sämtliche der Wärmetauschrohre (12) der vorderen Wärmetauschrohrgruppe (13) strömt, aufgrund einer Fehlfunktion des Kühlmittels, das von dem Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnitt (5) zu sämtlichen der Wärmetauschrohre (12) der vorderen Wärmetauschrohrgruppe (13) in einem ungleichmäßig verteilten Zustand strömt, ungleichmäßig wird, wird das Kühlmittel gemischt, wenn das Kühlmittel, das aus dem Kühlmittel-Einström-Sammlerabschnitt (9) strömt, seine Strömungsrichtung ändert und in den unteren Raum (11b) des Kühlmittel-Ausström-Sammlerabschnittes (11) strömt, so dass seine Temperatur gleichmäßig wird.
Das Kühlmittel, das in den unteren Raum (11b) des Kühlmittel-Ausström-Sammlerabschnittes (11) geleitet wurde, strömt nach rechts; tritt in den oberen Raum (11A) durch die kreisförmigen Kühlmitteldurchgangslöcher (71) der Stromunterteilungssteuerwand (67c) ein; und strömt dann unterteilt in die Kühlmittelkanäle (12a) sämtlicher Wärmetauschrohre (12) der hinteren Wärmetauschrohrgruppe (13).
Das Kühlmittel, das in die Kühlmittelkanäle (12a) der Wärmetauschrohre (12) geströmt ist, strömt aufwärts innerhalb der Kühlmittelkanäle (12a), und zwar entgegengesetzt zu der vorherigen Strömungsrichtung; tritt in den unteren Raum (6b) des Kühlmittel-Auslass-Sammlerabschnittes (6) ein; und tritt dann in den oberen Raum (6a) durch die länglichen Kühlmitteldurchgangslöcher (31A) und (31B) der Intra-Auslass-Sammlerabschnitt-Stromunterteilungssteuerwand (29) ein. Da die Stromunterteilungssteuerwand (29) einen Widerstand gegen den Strom des Kühlmittels ausübt, wird der unterteilte Strom von dem oberen Raum (11A) des Kühlmittel-Ausström-Sammlerabschnittes (11) zu den Wärmetauschrohren (12) der hinteren Wärmetauschrohrgruppe (13) gleichmäßig, und der unterteilte Strom von dem unteren Raum (5b) des Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnittes (5) zu den Wärmetauschrohren (12) der vorderen Wärmetauschgruppe (13) wird in einem höheren Maße gleichmäßig. Somit wird der Kühlmitteldurchfluss bei allen Wärmetauschrohren (12) der beiden Wärmetauschrohrgruppen (13) gleichmäßig, so dass die Temperaturvertei lung in dem Wärmetauschkernabschnitt (4) gleichmäßig wird.
Anschließend strömt das Kühlmittel, das in den oberen Raum (6a) des Kühlmittel-Auslass-Sammlerabschnittes (6) geleitet wurde, zu dem Kühlmittel-Auslassrohr (8) durch den Kühlmittelauslass (38) des rechten Deckels (19) und die Kühlmittel-Ausströmöffnung (46) der Verbindungsplatte (21). Während das Kühlmittel durch die Kühlmittelkanäle (12a) der Wärmetauschrohre (12) der vorderen Wärmetauschrohrgruppe (13) und durch die Kühlmittelkanäle (12a) der Wärmetauschrohre (12) der hinteren Wärmetauschrohrgruppe (13) strömt, wird es einem Wärmeaustausch mit der Luft unterzogen, die durch die Luftdurchlasszwischenräume in der Richtung des Pfeils X, der in den 1 und 13 gezeigt ist, strömt, und verlässt den Verdampfer (1) in einer Dampfphase.
Während des Wärmetausches wird kondensiertes Wasser an der Oberfläche der gewellten Rippen (14) erzeugt. Das kondensierte Wasser fließt abwärts auf den Kühlmittel-Einström-Sammlerabschnitt (9) und den Kühlmittel-Ausström-Sammlerabschnitt (11) des Kühlmittelwendesammlertanks (3). Das kondensierte Wasser, das abwärts entlang der hinteren Endflächen der Wärmetauschrohre (12) der vorderen Wärmetauschrohrgruppe (13) und entlang der vorderen Endflächen der Wärmetauschrohre (12) der hinteren Wärmetauschrohrgruppe (13) strömt, gelangt direkt in die Ablaufrinne (70); strömt dann entlang der vorderen und hinteren Seitenflächen der Ablaufrinne (70); und erreicht den Verbindungsabschnitt (60), der die Bodenfläche der Ablaufrinne (70) bildet. Wenn das kondensierte Wasser, das sich in der Ablaufrinne (70) gesammelt hat, eine bestimmte Menge erreicht, strömt das kondensierte Wasser durch das Ablaufloch (93) den Verbindungsabschnitt (60) herab; strömt entlang der Seitenkanten der Ausschnitte (74) der Hilfsablaufplatte (54); tritt in die Hilfsablaufnuten (75) ein; strömt abwärts in den Hilfsablaufnuten (75); und fällt abwärts unter den Kühlmittelwendesammlertank (3) von den Bodenendöffnungen der Hilfsablaufnuten (75).
Das kondensierte Wasser, das abwärts entlang der vorderen Endflächen der Wärmetauschrohre (12) der vorderen Wärmetauschrohrgruppe (13) und entlang der hinteren Endflächen der Wärmetauschrohre (12) der hinteren Wärmetauschrohrgruppe (13) strömt, tritt in die Ablaufnuten (63) ein; strömt in die Ablaufnuten (63); und fällt abwärts unter den Kühlmittelwendesammlertank (3) von den Bodenendöffnungen der Ablaufnuten (63); d.h. von den Öffnungen der gestuften Bereiche (69).
Das kondensierte Wasser, das abwärts auf die horizontalen flachen Flächen (9a) und (11a) des Kühlmittel-Einström-Sammlerabschnittes (9) und des Kühlmittel-Ausström-Sammlerabschnittes (11) des Kühlmittelwendesammlertanks (3) geströmt ist, tritt aufgrund der Kappilarwirkung in die Aussparung (62) ein, die durch die geneigten Bereiche (61) definiert sind, die an den linken und rechten Seiten der einzelnen Rohreinsetzlöcher (59) angeordnet sind; strömt direkt in die Ablaufrinne (70) von den inneren Endbereichen, in Bezug auf die Vorne-Hinten-Richtung, der Aussparungen (62); strömt abwärts entlang der vorderen und hinteren Seitenflächen der Ablaufrinne (70); und erreicht den Verbindungsabschnitt (60), der die Bodenfläche der Ablaufrinne (70) bildet. Anschließend fällt das kondensierte Wasser abwärts unter den Kühlmittelwendesammlertank (3) in der zuvor beschriebenen Weise. Ferner strömt das kondensierte Wasser, das in die Aussparungen (62) eingetreten ist, in die Ablaufnuten (63) von den äußeren Endbereichen, in Bezug auf die Vorne-Hinten-Richtung, der Aussparungen (62); strömt in die Ablaufnuten (63); und fällt abwärts unter den Kühlmittelwendesammlertank (3) von den Bodenendöffnungen der Ablaufnuten (63). Zudem strömt das kondensierte Wasser, das nicht in die Aussparungen (62) eingetreten ist, in Richtung der stromabwärtigen Seite in Bezug auf die Luftströmungsrichtung; d.h. vorwärts, während, durch den Effekt des Windes, der durch die Luftdurchlasszwischenräume zwischen den benachbarten Wärmetauschrohren (12) strömt, die Flächenspannung überwunden wird, die sonst bewirkt, dass das kondensierte Wasser an den horizontalen flachen Flächen (9a) und (11a) stagniert. Das kondensierte Wasser auf der horizontalen flachen Fläche (9a) des Kühlmittel-Einström-Sammlerabschnittes (9) strömt entlang der zweiten unteren Bereiche (9c) und fällt abwärts unter den Kühlmittelwendesammlertank (3). Da die äußere Fläche der vertikalen Wand (56c) des ersten Elementes (50) in Bezug auf die Vorne-Hinten-Richtung auswärts der äußeren Fläche der vorderen Wand (66a) des zweiten Elementes (51) angeordnet ist, bewirkt der gestufte Bereich (69), der dazwischen ausgebildet ist, zu diesem Zeitpunkt einen Ablaufeffekt, so dass das kondensierte Wasser effektiv abwärts unter den Kühlmittelwendesammlertank (3) fällt. Währenddessen strömt das kondensierte Wasser auf der horizontalen flachen Fläche (11a) des Kühlmittel-Ausström-Sammlerabschnittes (11) entlang der ersten unteren Bereiche (11b); gelangt in die Ablaufrinne (70); und fällt abwärts unter den Kühlmittelwendesammlertank (3). Dieser Mechanismus verhindert ein Gefrieren des kondensierten Wassers, das sonst aufgrund der Stagnation des kondensierten Wassers in einer großen Menge in den Bereichen zwischen den Bodenenden der gewellten Rippen (14) und den horizontalen flachen Flächen (9a) und (11a) der Sammlerabschnitte (9) und (11) des Kühlmittelwendesammlertanks (3) stattfände. Entsprechend wird ein Leistungsabfall des Verdampfers (1) verhindert.
Da die Intra-Einlass-Sammlerabschnitt-Stromunterteilungssteuerwand (10) den Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnitt (5) in die oberen und unteren Räume (5a) und (5b) unterteilt, wird das Innenvolumen jedes Raumes (5a) und (5b) relativ klein. Entsprechend wird die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels innerhalb der Räume (5a) und (5b) hoch, und das Innenvolumen des unteren Raumes (5b), mit dem die Wärmetauschrohre (12) kommunizieren, wird klein. Dank dieser Merkmale, die mit dem strukturellen Merkmal kombiniert sind, dass das Kühlmittel in den unteren Raum (5b) durch das Stromunterteilungseinstellloch (20) strömt, ohne durch den oberen Raum (5a) geleitet zu werden, baut sich beim Einschalten eines Kompressor die Kühlmittelmenge, die in den unteren Raum (5b) strömt, schnell auf ein vorbestimmtes Niveau auf, und das Kühlmittel strömt in die Wärmetauschrohre (12). Entsprechend kann die Zeitdauer verkürzt werden, die verstreicht, bevor der Verdampfer (1) zu kühlen beginnt. Wenn der Kompressor ausgeschaltet wird, wird hingegen die Änderung in der Links-Rechts-Richtung der Kühlmittelmenge, die in dem unteren Raum (5b) verbleibt, unterdrückt, so dass die Verteilung der Temperaturanstiege in dem Verdampfer (1) gleichmäßig wird, einhergehend mit einer resultierenden gleichmäßigen Verteilung der ausgelassenen Lufttemperatur, bei der es sich um die Temperatur des Windes handelt, der durch den Wärmetauschkernabschnitt (4) geleitet wird. Somit spricht der Verdampfer (1) beim Ein- und Ausschalten des Kompressors schnell an. Da die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels innerhalb der Räume (5a) und (5b) hoch wird, kombiniert mit dem strukturellen Merkmal, dass das Kühlmittel in den unteren Raum (5b) durch das Stromunterteilungseinstellloch (20) strömt, ohne durch den oberen Raum (5a) geleitet zu werden, strömt das Kühlmittel, das in den Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnitt (5) geflossen ist, selbst bei einer geringen Kühlmitteldurchflussrate leicht durch den unteren Raum (5b), so dass die Kühlmitteldurchflussrate in sämtlichen Wärmetauschrohren (12) der vorderen Wärmetauschrohrgruppe (13) gleichmäßig wird. Entsprechend wird die Verteilung der Kühlmittelmenge, die zum Wärmetausch beiträgt, in dem Wärmetauschkernabschnitt (4) in Bezug auf die Links-Rechts-Richtung gleichmäßig, und die Temperaturverteilung der Luft, die durch den Wärmetauschkernabschnitt (4) geleitet wurde, wird ebenfalls gleichmäßig und daher stark verbessert.
Nachdem das Kühlmittel durch das Stromunterteilungseinstellloch (20) des rechten Deckels (19) geleitet wurde, strömt es direkt in einen rechten Endbereich des unteren Raumes (5b); d.h. in einen Bereich des unteren Raumes (5b), der am weitesten von dem Kühlmitteleinlass (37) entfernt ist. Entsprechend kann eine große Kühlmittelmenge zu dem rechten Endbereich des unteren Raumes (5b) strömen, den das Kühlmittel bei geringer Kühlmitteldurchflussrate sonst nicht ausreichend erreichen kann. Daher wird die Kühlmitteldurchflussrate in den Wärmetauschrohren (12) der vorderen Wärmetauschrohrgruppe (13) gleichmäßig, so dass die Wärmetauschleistung des Verdampfers (1) verbessert wird.
Bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform ist eine einzelnen Wärmetauschrohrgruppe (13) jeweils zwischen dem Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnitt (5) und dem Kühlmittel-Einström-Sammlerabschnitt (9) der Sammlertanks (2) und (3) vorgesehen, und eine einzelne Wärmetauschrohrgruppe (13) ist jeweils zwischen dem Kühlmittel-Auslass- Sammlerabschnitt (6) und dem Kühlmittel-Ausström-Sammlerabschnitt (11) der Sammlertanks (2) und (3) vorgesehen. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise kann die nachfolgend beschriebene Konfiguration verwendet werden: eine oder mehrere Wärmetauschgruppen (13) sind jeweils zwischen dem Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnitt (5) und dem Kühlmittel-Einström-Sammlerabschnitt (9) der Sammlertanks (2) und (3) vorgesehen, und eine oder mehrere Wärmetauschgruppen (13) sind zwischen dem Kühlmittel-Auslass-Sammlerabschnitt (6) und dem Kühlmittel-Ausström-Sammlerabschnitt (11) vorgesehen. Bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform ist der Kühlmittel-Einlass/Auslass-Sammlertank (2) oberhalb des Kühlmittelwendesammlertanks (3) angeordnet. Dieser Aufbau kann jedoch auch umgedreht werden; d.h. der Kühlmittelwendesammlertank (3) kann oberhalb des Kühlmittel-Einlass/Auslass-Sammlertanks (2) angeordnet werden.
Bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform wird der Wärmetauscher gemäß der vorliegenden Erfindung auf einen Verdampfer angewendet. Jedoch ist die vorliegende Erfindung hierauf nicht beschränkt.
Bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform wird die Kommunikation zwischen dem Kühlmittel-Einström-Sammlerabschnitt (9) des Kühlmittelwendesammlertanks (3) und dem unteren Raum (11B) des Kühlmittel-Ausström-Sammlerabschnitts (11) an dem Endbereich gegenüber dem Kühlmittel einlass (37) des Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnittes (5) hergestellt. Eine solche Kommunikation kann alternativ jedoch auch an dem Endbereich hergestellt werden, an dem der Kühlmitteleinlass (37) vorgesehen ist.
Der Wärmetauscher gemäß der vorliegenden Erfindung kann als ein Verdampfer einer Fahrzeugklimaanlage, die in einem Fahrzeug verwendet wird, wie beispielsweise in einem Automobil, verwendet werden, wobei die Fahrzeugklimaanlage einen Kompressor, einen Gaskühler, einen Zwischenwärmetauscher, eine Druckreduzierungseinrichtung und einen Verdampfer aufweist und ein superkritisches Kühlmittel verwendet, wie beispielsweise ein CO₂-Kühlmittel.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Der Wärmetauscher der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt als ein Verdampfer zur Verwendung in einer Fahrzeugklimaanlage benutzt, bei der es sich um einen Kühlzyklus handelt, der beispielsweise an einem Automobil angeordnet ist.
Zusammenfassung:
Wärmetauscher
Ein Verdampfer (1) beinhaltet einen Kühlmittel-Einlass-Sammelbehälterabschnitt (5) mit einem Kühlmittel-Einlass (37) an einem ersten Endbereich desselben und einer Mehrzahl von Wärmetauschrohren (12), die mit festgelegten Abständen in der Längsrichtung des Kühlmittel-Einlass-Sammelbehälterabschnitts (5) angeordnet und an jeweiligen ersten Bereichen desselben mit dem Kühlmittel-Einlass-Sammelbehälterabschnitt (5) verbunden sind. Eine Strömungsunterteilungssteuerwand (10) teilt das Innere des Kühlmittel-Einlass-Sammelbehälterabschnitts (5) in einen oberen Raum (5a), in den ein Kühlmittel durch den Kühlmittel-Einlass (37) einströmt, und einen unteren Raum (5b), mit dem die Wärmetauschrohre (12) kommunizieren. Ein Kommunikationsloch (40) ist in der Strömungsunterteilungssteuerwand (10) an einem Endbereich gegenüberliegend zu dem ersten Endbereich ausgebildet, um hierdurch eine Kommunikation zwischen den Räumen (5a) und (5b) zu etablieren. Ein Stromunterteilungs-Einstellloch (20), das mit dem unteren Raum (5b) kommuniziert, ist an dem ersten Endbereich des Kühlmittel-Einlass-Sammelbehälterabschnitts (5) ausgebildet, so dass das Kühlmittel dadurch in den unteren Raum (5b) strömt, ohne durch den oberen Raum (5a) zu gelangen. Diese Wärmetauscher zeigt eine exzellente Wärmetauschleistung, wenn er als der Verdampfer (1) verwendet wird.

Claims

Wärmetauscher, der einen Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnitt aufweist, der einen Kühlmittel-Einlass an seinem ersten Endbereich und mehrere Wärmetauschrohre umfasst, die in vorbestimmten Intervallen in der Längsrichtung des Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnittes angeordnet und an entsprechenden ersten Endbereichen desselben mit dem Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnitt verbunden sind, wobei das Innere des Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnittes in einen ersten Raum, in den ein Kühlmittel durch den Kühlmittel-Einlass strömt, und in einen zweiten Raum unterteilt ist, der mit den Wärmetauschrohren kommuniziert; die ersten und zweiten Räume über einen Kommunikationsbereich miteinander kommunizieren, um in dem zweiten Raum einen Kühlmittelstrom in einer Richtung entgegengesetzt zu einer Kühlmittelströmungsrichtung in dem ersten Raum zu erzeugen; und eine Strom-Unterteilungs-Einstell-Kühlmitteleinströmöffnung, die mit dem zweiten Raum kommuniziert, an dem ersten Endbereich des Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnittes derart ausgebildet ist, dass das Kühlmittel durch die Strom-Unterteilungs-Einstell-Kühlmitteleinströmöffnung in den zweiten Raum strömt, ohne durch den ersten Raum geleitet zu werden.
Wärmetauscher nach Anspruch 1, wobei das Kühlmittel von dem ersten Raum in den zweiten Raum strömt, wobei seine Strömungsrichtung in einer U-förmigen Art und Weise während des Durchgangs durch den Kommunikationsbereich geändert wird.
Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, wobei die ersten und zweiten Räume des Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnittes über den Kommunikationsbereich an einem Endbereich gegenüber dem ersten Endbereich des Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnittes miteinander kommunizieren.
Wärmetauscher nach Anspruch 1, wobei das Innere des Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnittes durch Stromunterteilungssteuermittel in den ersten Raum und in den zweiten Raum unterteilt ist, und wobei der Kommunikationsbereich ein Kommunikationsloch umfasst, das in dem Stromunterteilungssteuermittel ausgebildet ist.
Wärmetauscher nach Anspruch 4, wobei ein Ende des Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnittes geschlossen ist, um einen geschlossenen Bereich auszubilden, und der Kühlmittel-Einlass, der mit dem ersten Raum kommuniziert, und die Strom-Unterteilungs-Einstell-Kühlmitteleinströmöffnung, welche die Form eines Loches aufweist und mit dem zweiten Raum kommuniziert, an dem geschlossenen Bereich ausgebildet sind.
Wärmetauscher nach Anspruch 5, wobei die Öffnungsfläche des Kommunikationsloches größer als die Öffnungs fläche der Strom-Unterteilungs-Einstell-Kühlmitteleinströmöffnung ist.
Wärmetauscher nach Anspruch 6, wobei die Beziehung 0,05 ≤ A2/A1 ≤ 0,48 realisiert ist, wobei A1 die Öffnungsfläche in mm² des Kommunikationsloches und A2 die Öffnungsfläche in mm² der Strom-Unterteilungs-Einstell-Kühlmitteleinströmöffnung ist.
Wärmetauscher nach Anspruch 1, der einen Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnitt mit einem Kühlmitteleinlass, einen Kühlmittel-Auslass-Sammlerabschnitt, der hinter dem Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnitt angeordnet ist und einen Kühlmittelauslass aufweist, und einen Kühlmittelzirkulationsweg umfasst, der die Kommunikation zwischen dem Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnitt und dem Kühlmittel-Auslass-Sammlerabschnitt herstellt, wobei der Kühlmittelzirkulationsweg wenigstens zwei Zwischensammlerabschnitte und mehrere Wärmetauschrohre aufweist, welche die Kommunikation zwischen dem Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnitt, dem Kühlmittel-Auslass-Sammlerabschnitt und sämtlichen Zwischensammlerabschnitten herstellen.
Wärmetauscher nach Anspruch 1, der einen Wärmetauschkernabschnitt, der derart konfiguriert ist, dass die Wärmetauschrohrgruppen in mehreren Reihen in einer Vorne-Hinten-Richtung angeordnet sind, wobei jede Wärme tauschrohrgruppe aus mehreren Wärmetauschrohren gebildet ist, die in vorbestimmten Intervallen und derart angeordnet sind, dass jeweils Rippen zwischen den benachbarten Wärmetauschrohren angeordnet sind; einen Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnitt, der an einer ersten Endseite der Wärmetauschrohre angeordnet ist und mit dem die Wärmetauschrohre wenigstens einer einzelnen Wärmetauschrohrgruppe verbunden sind; einen Kühlmittel-Auslass-Sammlerabschnitt, der an der ersten Endseite der Wärmetauschrohre und hinter dem Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnitt angeordnet ist, und mit dem die Wärmetauschrohre der verbleibenden Wärmetauschrohrgruppe(n) verbunden ist/sind; einen Kühlmittel-Einström-Seiten-Zwischensammlerabschnitt, der an einer zweiten Endseite der Wärmetauschrohre angeordnet ist und mit dem die Wärmetauschrohre, die mit dem Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnitt verbunden sind, verbunden sind; und einen Kühlmittel-Ausström-Seiten-Zwischensammlerabschnitt umfasst, der an der zweiten Endseite der Wärmetauschrohre und hinter dem Kühlmittel-Einström-Seiten-Zwischensammlerabschnitt angeordnet ist und mit dem die Wärmetauschrohre der Wärmetauschrohrgruppe verbunden sind, die mit dem Kühlmittel-Auslass-Sammlerabschnitt verbunden ist.
Wärmetauscher nach Anspruch 9, wobei die Wärmetauschrohre jeweils eine flache Form aufweisen und derart angeordnet sind, dass sich ihre Breiten in der Vorne-Hinten-Richtung erstrecken, wobei die einzelnen Wärme tauschrohre eine Rohrhöhe von 0,75 mm bis 1,5 mm aufweisen.
Wärmetauscher nach Anspruch 9, wobei jede der Rippen eine gewellte Form hat und Wellenkammbereiche, Wellentalbereiche und flache Verbindungsbereiche aufweist, welche die Wellenkammbereiche und die Wellentalbereiche miteinander verbinden; und wobei jede der Rippen eine Rippenhöhe von 7,0 mm bis 10,0 mm und einen Rippenabstand von 1,3 mm bis 1,7 mm aufweist.
Wärmetauscher nach Anspruch 9, wobei jeder der Wellenkammbereiche und der Wellentalbereiche der gewellten Rippe einen flachen Bereich und runde Bereiche aufweist, wobei die runden Bereiche an entsprechenden gegenüber liegenden Enden des flachen Bereiches angeordnet und mit den entsprechenden Verbindungsbereichen verbunden sind; und wobei die runden Bereiche einen Krümmungsradius von 0,7 mm oder weniger aufweisen.
Wärmetauscher nach Anspruch 9, wobei der Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnitt und der Kühlmittel-Auslass-Sammlerabschnitt in einem einzelnen Sammlertank vorgesehen sind.
Wärmetauscher nach Anspruch 13, wobei der Sammlertank ein erstes Element, mit dem die Wärmetauschrohre verbunden sind, ein zweites Element, das an das erste Element an einer Seite gegenüber den Wärmetauschrohren gelötet ist, und zwei Verschlusselemente aufweist, die an entsprechende gegenüber liegende Enden der ersten und zweiten Elemente gelötet sind.
Wärmetauscher nach Anspruch 14, wobei der Kühlmittel-Einlass, der mit dem ersten Raum des Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnitts kommuniziert, die Strom-Unterteilungs-Einstell-Kühlmitteleinströmöffnung, die mit dem zweiten Raum des Kühlmittel-Einlass-Sammlerabschnittes kommuniziert, und der Kühlmittel-Auslass, der mit dem Kühlmittel-Auslass-Sammlerabschnitt kommuniziert, in einem der beiden Verschlusselemente ausgebildet sind.
Kühlzyklus mit einem Kompressor, einem Kondensator und einem Verdampfer, wobei der Verdampfer ein Wärmetauscher gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15 ist.
Fahrzeug, in dem ein Kühlzyklus nach Anspruch 16 als eine Fahrzeugklimaanlage angeordnet ist.