DE112011101771T5

DE112011101771T5 - Wärmetauscher

Info

Publication number: DE112011101771T5
Application number: DE112011101771T
Authority: DE
Inventors: Yuuichi Matsumoto; Yusuke Iino
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2010-05-24
Filing date: 2011-05-11
Publication date: 2013-03-14
Also published as: WO2011148785A1; JP5421859B2; CN102893117A; US20130068438A1; CN102893117B; JP2011247448A

Abstract

Es ist ein Wärmetauscher vorgesehen, bei dem eine Auslassfunktion eines Kanals und einer Lamelle verbessert ist, während eine Reduzierung des Wärmetauscherwirkungsgrads verhindert wird. Der Wärmetauscher weist Folgendes auf: einen Kanal mit ebenen Flächen, die in einem vorbestimmten Intervall einander gegenüberliegen; und eine Lamelle einschließlich eines gebogenen Abschnitts und eines ebenen Abschnitts, die in einer Längsrichtung abwechselnd ausgebildet sind, wobei der gebogenen Abschnitt an der gegenüberliegenden ebenen Fläche des Kanals gefügt ist. Die Lamelle hat einen vorbestimmten seitlichen Bereich (gebogenen Abschnitt) in dem gebogenen Abschnitt, der mit einer der gegenüberliegenden ebenen Flächen in Kontakt gebracht ist, und der vorbestimmte seitliche Bereich ist zu der anderen der gegenüberliegenden ebenen Flächen gebogen und an der anderen gegenüberliegenden ebenen Fläche gefügt, um dadurch einen Verbindungspfad auszubilden.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher und insbesondere auf eine Lamellenstruktur in einem Wärmetauscher.
Üblicherweise wurden Wärmetauscher zum Beispiel bei einem Klimaanlagengerät verwendet. Das Klimaanlagengerät hat zum Beispiel einen Innenraum-Wärmetauscher und einen Außenraum-Wärmetauscher. Es ist bekannt, dass bei dem Innenraum-Wärmetauscher im Falle eines Kühlbetriebs und bei dem Außenraum-Wärmetauscher im Falle eines Heizbetriebs Kondenswasser durch Taukondensation leicht erzeugt wird. Das Kondenswasser wird wahrscheinlich zwischen einem Kanal und einer Lamelle des Wärmetauschers angesammelt, was eine Luftströmung unterbinden kann, wodurch nicht nur eine Reduzierung des Wärmetauscherwirkungsgrads verursacht wird, sondern zum Beispiel auch eine Vereisung in dem Außenraum-Wärmetauscher während des Heizbetriebs.
Um dieses Problem zu bewältigen, wurde, wie dies zum Beispiel in der Patentdruckschrift 1 beschrieben ist, ein Wärmetauscher vorgeschlagen, bei dem eine geriffelte Lamelle einschließlich eines geneigten Abschnitts und eines gekrümmten Abschnitts zwischen in vertikaler Richtung angeordneten, flachen Wärmetauscherkanälen (Kanälen) mittels Löten gefügt ist, und Schlitze sind an vielen Positionen in dem gekrümmten Abschnitt der geriffelten Lamelle so ausgebildet, dass sie in der vertikalen Richtung dort hindurch treten, um Kondenswasser auszulassen, das sich in dem Wärmetauscher angesammelt hat.
Bei einem derartigen Wärmetauscher ist es denkbar, dass das durch die Taukondensation an den Oberflächen des flachen Wärmetauscherkanals und der geriffelten Lamelle erzeugte Kondenswasser durch die Schlitze nach unten geführt wird, die in dem gekrümmten Abschnitt der geriffelten Lamelle ausgebildet sind.
STAND DER TECHNIK

[PTL1] Japanische Patentoffenlegungsschrift JP 2006-105415 (Anspruch 1, Absätze [0015] bis [0018], 3).

Der gekrümmte Abschnitt der geriffelten Lamelle ist jedoch ein Teil, der an dem flachen Wärmetauscherkanal zu fügen ist, und durch diesen Kontakt mit diesem Teil wird Wärme zwischen dem flachen Wärmetauscherkanal und der geriffelten Lamelle übertragen. Wenn daher ein Schlitz in dem gekrümmten Abschnitt der geriffelten Lamelle wie bei dem in der Patentdruckschrift 1 beschriebenen Wärmetauscher ausgebildet ist, wird der Kontaktbereich zwischen der geriffelten Lamelle und dem flachen Wärmetauscherkanal reduziert, und somit kann der Wärmetauscherwirkungsgrad verringert werden.
Die vorliegende Erfindung wurde zum Lösen des vorstehend beschriebenen Problems geschaffen, und es ist die Aufgabe, einen Wärmetauscher vorzusehen, bei dem eine Auslassfunktion des Kanals und der Lamelle verbessert wird, während eine Reduzierung des Wärmetauscherwirkungsgrads verhindert wird.
Um die vorstehend beschriebene Aufgabe zu lösen, ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Wärmetauscher vorgesehen, mit: einem Kanal mit Flächen, die in einem vorbestimmten Intervall einander gegenüberliegen; und einer Lamelle einschließlich eines gebogenen Abschnitts und eines ebenen Abschnitts, die in einer Längsrichtung abwechselnd ausgebildet sind, wobei der gebogene Abschnitt an den gegenüberliegenden Flächen des Kanals gefügt ist, wobei die Lamelle einen vorbestimmten seitlichen Bereich in dem gebogenen Abschnitt hat, der mit einer der gegenüberliegenden Flächen in Kontakt gebracht ist, wobei der vorbestimmte seitliche Bereich zu einer anderen der gegenüberliegenden Flächen gebogen und an der anderen der gegenüberliegenden Flächen gefügt ist, wodurch ein Verbindungspfad ausgebildet ist. Des weiteren ist die Lamelle mit länglichen Schnittlinien innerhalb des vorbestimmten seitlichen Bereichs des gebogenen Abschnitts versehen, so dass ein Teil, der durch die länglichen Schnittlinien ausgebildet ist, zu der anderen der gegenüberliegenden Flächen gebogen und an der anderen der gegenüberliegenden Flächen gefügt ist, wodurch der Verbindungspfad ausgebildet ist. Des weiteren ist der Verbindungspfad jeweils in dem gebogenen Abschnitt, der mit der einen der gegenüberliegenden Flächen in Kontakt gebracht ist, und in dem gebogenen Abschnitt vorgesehen, der mit der anderen der gegenüberliegenden Flächen in Kontakt gebracht ist. Des weiteren hat der Verbindungspfad, der in jenem gebogenen Abschnitt vorgesehen ist, der mit der einen der gegenüberliegenden Flächen in Kontakt gebracht ist, einen seitlichen Bereich, der sich mit einem seitlichen Bereich des Verbindungspfades überlappt, der in jenem gebogenen Abschnitt vorgesehen ist, der mit der anderen der gegenüberliegenden Flächen in Kontakt gebracht ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den Wärmetauscher vorzusehen, bei dem die Auslassfunktion des Kanals und der Lamelle verbessert ist, während eine Reduzierung des Wärmetauscherwirkungsgrads verhindert wird.
1 zeigt eine schematische Vorderansicht eines Wärmetauschers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Lamelle des Wärmetauschers gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Lamelle des Wärmetauschers gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
4(a) zeigt eine Draufsicht der Lamelle des Wärmetauschers gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
4(b) zeigt eine Seitenansicht derselben.
4(c) zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie A-A der 4(a).
5 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Lamelle eines Wärmetauschers gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
6(a) zeigt eine Draufsicht der Lamelle des Wärmetauschers gemäß dem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
6(b) zeigt eine Seitenansicht derselben.
6(c) zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie B-B der 6(a).
7 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Lamelle eines Wärmetauschers gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
8(a) zeigt eine Draufsicht der Lamelle des Wärmetauschers gemäß dem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
8(b) zeigt eine Seitenansicht derselben.
8(c) zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie C-C der 8(a).
8(d) zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie D-D der 8(a).
9 zeigt eine Konfiguration eines Beispiels eines Klimaanlagengeräts, das die Wärmetauscher aufweist.
10(a) zeigt eine schematische Ansicht eines abgewandelten Beispiels der Lamelle.
10(b) zeigt eine schematische Ansicht eines anderen, abgewandelten Beispiels der Lamelle.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Einzelnen beschrieben. Der Einfachheit halber sind Teile mit derselben Funktion und Wirkung durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet, und deren Beschreibung wird hierbei weggelassen.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Wie dies in der 1 dargestellt ist, hat ein Wärmetauscher 100 viele Kanäle 110, die parallel zueinander angeordnet sind, wobei ein Kühlmittel durch sie strömt, und Lamellen 120, die jeweils zwischen angrenzenden Kanälen 110 durch Löten gefügt sind. Bei dem dargestellten Beispiel sind die vielen Kanäle 110 mit hohlen Kopftanks 130 und 135 an beiden Enden der vielen Kanäle 110 in deren Längsrichtung (Kühlmittelströmungsrichtung) in Verbindung. Der Kopftank 130, der an der oberen Seite vorgesehen ist, hat einen Kühlmitteleingangsabschnitt 130a, der an einer Endseite vorgesehen ist, einen Kühlmittelausgangsabschnitt 130b, der an der anderen Endseite vorgesehen ist, und eine Trennplatte 131, die an einer Mitte davon vorgesehen ist, um das Innere des Kopftanks 130 zu partitionieren. Dadurch strömt das Kühlmittel, das aus dem Eingangsabschnitt 130a des Kopftanks 130 einströmt, durch die Kanäle 110 (zwei Kanäle an der linken Seite in der 1), die mit der Seite des Eingangsabschnitts 130a hinsichtlich der Trennplatte 131 in Verbindung sind, und es strömt in den Kopftank 135, der an der unteren Seite vorgesehen ist. Dann tritt das Kühlmittel aus dem Kopftank 135 aus, um durch die Kanäle 110 (zwei Kanäle an der rechten Seite in der 1) zu strömen, die an der Seite des Ausgangsabschnitts 130b hinsichtlich der Trennplatte in Verbindung sind, und es strömt aus dem Ausgangsabschnitt 130b durch den Kopftank 130 heraus. Es ist zu beachten, dass die 1 den Wärmetauscher 110 schematisch darstellt, und er wurde zum besseren Verständnis der Beschreibung vereinfacht.
Wie dies in der 2 dargestellt ist, ist der Kanal 110 mit einer flachen, hohlen Plattenform ausgebildet, und er besteht aus einem Metall mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit wie zum Beispiel Aluminium. Des Weiteren sind in einem Innenraum viele Trennabschnitte 113 so vorgesehen, dass viele Strömungspfade 111, die sich in einer Längsrichtung erstrecken, parallel in einer seitlichen Richtung (Breitenrichtung) angeordnet sind. Wie dies in der 1 dargestellt ist, sind die vielen Kanäle 110 gleichmäßig parallel in vorbestimmten Intervallen so angeordnet, dass sich ihre ebenen Flächen 115 einander gegenüberliegen, und die Lamelle 120 ist an den sich gegenüberliegenden, ebenen Flächen 115 der angrenzenden Kanäle 110 gefügt. Der Kanal 110 hat zwei Endabschnitte 110a und 110b in Längsrichtung, die in Einfügungslöcher eingefügt werden, die jeweils in den Kopftanks 130 und 135 vorgesehen sind, und sie werden verlötet.
Wie dies in den 3 und 4 dargestellt ist, ist die Lamelle 120 eine so genannte geriffelte Lamelle, und sie hat einen ebenen Abschnitt 121 mit einer flachen Plattenform und einen gebogenen Abschnitt 122, der mit einem vorbestimmten Krümmungsradius gebogen ist, die in der Längsrichtung abwechselnd ausgebildet sind. Der gebogene Abschnitt 122 ist ein Teil, der an die ebene Fläche 115 des Kanals 110 zu fügen ist, und er umfasst einen ersten gebogenen Abschnitt 122a, der an die ebene Fläche 115 von einem der gegenüberliegenden Kanäle 110 zu fügen ist, und einen zweiten gebogenen Abschnitt 122b, der an die ebene Fläche 115 des anderen gegenüberliegenden Kanals 110 zu fügen ist (siehe 1). Bei dem dargestellten Beispiel ist der ebene Abschnitt 121 glatt und kontinuierlich an dem gebogenen Abschnitt 122 (122a und 122b) vorgesehen, der mit einer halbrunden Form im Querschnitt ausgebildet ist. Dadurch werden angrenzende, ebene Abschnitte 121 parallel zueinander vorgesehen. Wenn des Weiteren die Lamelle 120 an dem Kanal 110 gefügt ist, ist der ebene Abschnitt 121 senkrecht zu der Längsrichtung des Kanals 110. Es ist zu beachten, dass die Lamelle 120 ähnlich wie der Kanal aus einem Metall mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit wie zum Beispiel Aluminium besteht.
In einem vorbestimmten Bereich (bei dem dargestellten Beispiel nahe der Mitte und in der Draufsicht als ein Ausschnitt erkennbar, wie dies in der 4(a) dargestellt ist) in der seitlichen Richtung (Breitenrichtung) des ersten gebogenen Abschnitts 122a werden zwei Schnittlinien entlang der Längsrichtung bis zu einer mittleren Position des ebenen Abschnitts 121 vorgesehen, der sich zu dem ersten gebogenen Abschnitt 122a fortsetzt. Dann wird die Lamelle innerhalb des Bereiches der beiden Schnittlinien von dem mittleren Abschnitt in der Längsrichtung des ebenen Abschnitts 121 so zurück gebogen, dass sie zu einer Seite vorsteht, die jener Seite gegenüberliegt, an der der erste gebogene Abschnitt 122a vorsteht. Auf diese Weise wird ein dritter gebogener Abschnitt 122c ausgebildet. Der dritte gebogene Abschnitt 122c, der durch die beiden Schnittlinien ausgebildet wird, erstreckt sich bis zu einer Position des zweiten gebogenen Abschnitts 122b, um so an der ebenen Fläche 115 des anderen gegenüberliegenden Kanals 110 gefügt zu werden.
Wie dies in der 4(b) dargestellt ist, hat der dritte gebogene Abschnitt 122c einen Krümmungsradius, der kleiner ist als der Krümmungsradius des ersten gebogenen Abschnitts 122a und des zweiten gebogenen Abschnitts 122b, und dieser Krümmungsradius ist des weiteren im Wesentlichen gleich dem Krümmungsradius eines zurück gebogenen Abschnitts 123 bei dem ebenen Abschnitt 121. Es ist zu beachten, dass ein Beispiel beschrieben wird, bei dem die Schnittlinie eine Länge hat, die sich bis zu der mittleren Position in der Längsrichtung des ebenen Abschnitts 121 erstreckt, aber die Länge kann in geeigneter Weise so geändert werden, dass der dritte gebogene Abschnitt 122c an die ebene Fläche 115 des anderen gegenüberliegenden Kanals 110 in Abhängigkeit von dem Krümmungsradius des dritten gebogenen Abschnitts 122c und des Krümmungsradius des zurück gebogenen Abschnitts 123 bei dem ebenen Abschnitt 121 gefügt werden kann.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, ist der dritte gebogene Abschnitt 122c kontinuierlich in der Längsrichtung hinsichtlich des vorbestimmten seitlichen Bereiches des ersten gebogenen Abschnitts 122a ausgebildet, und somit ist ein Verbindungspfad 125 (durch einen Pfeil in der 3 angegeben) entlang der Längsrichtung des Kanals 110 in einem vorbestimmten seitlichen Bereich (Breite des dritten gebogenen Abschnitts) an der Seite des ersten gebogenen Abschnitts 122a ausgebildet. Dadurch kann Kondenswasser, das im Inneren der Lamelle 120 oder zwischen der Lamelle 120 und dem Kanal 110 angesammelt ist, in einfacher Weise durch den Verbindungspfad 125 nach unten ausgelassen werden.
Wie dies des Weiteren in der 1 dargestellt ist, ist der erste gebogene Abschnitt 122a durch Löten an die Fläche des einen der gegenüberliegenden Kanäle 110 gefügt, und der zweite gebogene Abschnitt 122b und der dritte gebogene Abschnitt 122c sind durch Löten an der Fläche des anderen der gegenüberliegenden Kanäle 110 gefügt. Dadurch ist der gesamte Kontaktbereich der Lamelle 120 hinsichtlich des Paars der sich gegenüberliegenden Kanäle 110 und 110 in beiden Fällen äquivalent, wenn der dritte gebogene Abschnitt 122c vorgesehen ist und wenn der dritte gebogene Abschnitt 122c nicht vorgesehen ist, und somit kann eine Reduzierung des Wärmetauscherwirkungsgrads verhindert werden.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Die 5 und 6 stellen eine Lamelle 220 eines Wärmetauschers 200 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar. Es ist zu beachten, dass der Wärmetauscher 200 des zweiten Ausführungsbeispiels eine Konfiguration hat, bei der die Lamelle 220 eine Struktur hat, die sich von der Lamelle 120 des Wärmetauschers 110 des ersten Ausführungsbeispiels unterscheidet. Daher wird eine Beschreibung außer der Lamelle 220 hierbei weggelassen.
Wie dies in den 5 und 6 dargestellt ist, ist die Lamelle 220 eine so genannte geriffelte Lamelle und weist einen ebenen Abschnitt 221 mit einer flachen Plattenform und einen gebogenen Abschnitt 220 auf, der mit einem vorbestimmten Krümmungsradius gebogen ist, die in der Längsrichtung abwechselnd ausgebildet sind. Der gebogene Abschnitt 222 ist ein Teil, das an die ebene Fläche 115 des Kanals 110 zu fügen ist, und er hat einen ersten gebogenen Abschnitt 222a, der an die ebene Fläche 115 des einen gegenüberliegenden Kanals 110 zu fügen ist, und einen zweiten gebogenen Abschnitt 222b, der an die ebene Fläche 115 des anderen gegenüberliegenden Kanals 110 zu fügen ist. Bei dem dargestellten Beispiel ist der ebene Abschnitt 221 glatt und kontinuierlich an den gebogenen Abschnitten 222a und 222b vorgesehen, die mit einer halbrunden Form im Querschnitt ausgebildet sind. Dadurch sind angrenzende, ebene Abschnitte 221 parallel zueinander vorgesehen. Wenn des Weiteren die Lamelle 220 an den Kanal 110 gefügt wird, ist der ebene Abschnitt 221 senkrecht zu der Längsrichtung des Kanals 110. Es ist zu beachten, dass die Lamelle 220 ähnlich wie der Kanal aus einem Metall mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit wie zum Beispiel Aluminium besteht.
In einem vorbestimmten Bereich (bei dem dargestellten Beispiel nahe der Mitte) in der seitlichen Richtung des ersten gebogenen Abschnitts 222a werden zwei Schnittlinien entlang der Längsrichtung bis zu einer mittleren Position des ebenen Abschnitts 221 vorgesehen, der sich zu dem ersten gebogenen Abschnitt 222a fortsetzt. Dann wird die Lamelle innerhalb des Bereiches der beiden Schnittlinien von der mittleren Position in der Längsrichtung des ebenen Abschnitts 221 zurück gebogen, so dass sie zu einer Seite vorsteht, die jener Seite gegenüberliegt, an der der erste gebogene Abschnitt 222a vorsteht. Auf diese Weise wird ein dritter gebogener Abschnitt 222c ausgebildet. Der dritte gebogene Abschnitt 222c, der durch die beiden Schnittlinien ausgebildet wird, erstreckt sich bis zu einer Position des zweiten gebogenen Abschnitts 222b, um so an die ebene Fläche 115 des anderen der gegenüberliegenden Kanäle 110 gefügt zu werden.
Des weiteren werden in einem vorbestimmten Bereich in der seitlichen Richtung des zweiten gebogenen Abschnitts 222b, der größer ist als der Bereich in der seitlichen Richtung des dritten gebogenen Abschnitts 222c und sich mit diesem überlappt, zwei Schnittlinien entlang der Längsrichtung bis zu der mittleren Position des ebenen Abschnitts 221 vorgesehen, der sich zu dem zweiten gebogenen Abschnitt 222b fortsetzt. Dann wird die Lamelle 220 innerhalb des Bereiches der beiden Schnittlinien von der mittleren Position in der Längsrichtung des ebenen Abschnitts 221 zurück gebogen, so dass sie zu einer Seite vorsteht, die jener Seite gegenüberliegt, an der der zweite gebogene Abschnitt 222b vorsteht. Auf diese Weise wird ein vierter gebogener Abschnitt 222d ausgebildet. Der vierte gebogene Abschnitt 222d, der durch die beiden Schnittlinien ausgebildet ist, erstreckt sich bis zu einer Position des ersten gebogenen Abschnitts 222a, um so an die ebene Fläche 115 des einen der gegenüberliegenden Kanäle 110 gefügt zu werden.
Wie dies in der 6(b) dargestellt ist, haben der dritte gebogene Abschnitt 222c und der vierte gebogene Abschnitt 222b einen Krümmungsradius, der kleiner ist als der Krümmungsradius des ersten gebogenen Abschnitts 222a und des zweiten gebogenen Abschnitts 222b, und des weiteren ist dieser Krümmungsradius im Wesentlichen gleich dem Krümmungsradius eines zurück gebogenen Abschnitts 223 in dem ebenen Abschnitt 221. Es ist zu beachten, dass ein Beispiel beschrieben wird, bei dem die Schnittlinie eine Länge hat, die sich bis zu der mittleren Position in der Längsrichtung des ebenen Abschnitts 221 erstreckt, aber die Länge kann in geeigneter Weise in Abhängigkeit von dem Krümmungsradius des dritten gebogenen Abschnitts 222c und des vierten gebogenen Abschnitts 222d und des Krümmungsradius des zurück gebogenen Abschnitts 223 in dem ebenen Abschnitt 221 geändert werden.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, ist der dritte gebogene Abschnitt 222c kontinuierlich in der Längsrichtung hinsichtlich des vorbestimmten seitlichen Bereiches des ersten gebogenen Abschnitts 222a ausgebildet, und somit ist ein Verbindungspfad 225a (durch einen Pfeil in der 5 angegeben) entlang der Längsrichtung des Kanals 110 in einem vorbestimmten seitlichen Bereich (Breite des dritten gebogenen Abschnitts 222c) an der Seite des ersten gebogenen Abschnitts 222a ausgebildet. Dadurch wird Kondenswasser, das sich im Inneren der Lamelle 220 oder zwischen der Lamelle 220 und dem Kanal 110 angesammelt hat, durch den Verbindungspfad 225a nach unten ausgelassen. Es ist zu beachten, dass der vierte gebogene Abschnitt 222d so angeordnet ist, dass er den Verbindungspfad 225a blockiert, und somit wird Kondenswasser in einer Weise ausgelassen, dass das Kondenswasser zwischen dem Verbindungspfad 225a und dem vierten gebogenen Abschnitt 222d kriecht.
Des Weiteren ist der vierte gebogene Abschnitt 222d kontinuierlich in der Längsrichtung hinsichtlich des vorbestimmten seitlichen Bereiches des zweiten gebogenen Abschnitts 222b ausgebildet, und somit ist ein Verbindungspfad 225b (durch einen Pfeil in der 5 angegeben) entlang der Längsrichtung des Kanals 110 in einem vorbestimmten seitlichen Bereich (Breite des vierten gebogenen Abschnitts 222d) an der Seite des zweiten gebogenen Abschnitts 222b ausgebildet. Dadurch wird Kondenswasser, das sich im Inneren der Lamelle 220 oder zwischen der Lamelle 220 und dem Kanal 110 angesammelt hat, durch den Verbindungspfad 225b nach unten ausgelassen. Es ist zu beachten, dass der dritte gebogene Abschnitt 222c in dem Verbindungspfad 225b angeordnet ist, und somit sind nur beide Seiten des Verbindungspfads 225b geradlinig verbunden.
Des Weiteren sind der erste gebogene Abschnitt 222a und der vierte gebogene Abschnitt 222d durch Löten an der ebenen Fläche 115 des einen der gegenüberliegenden Kanäle 110 gefügt, und der zweite gebogene Abschnitt 222b und der dritte gebogene Abschnitt 222c sind durch Löten an der ebenen Fläche 115 des anderen der gegenüberliegenden Kanäle 110 gefügt. Dadurch ist der gesamte Kontaktbereich der Lamelle 220 hinsichtlich des Paars der sich gegenüberliegenden Kanäle 110 und 110 in beiden Fällen äquivalent, wenn der dritte gebogene Abschnitt 222c und der vierte gebogene Abschnitt 222d vorgesehen sind und wenn der dritte gebogene Abschnitt 222c und der vierte gebogene Abschnitt 222d nicht vorgesehen sind, und somit kann eine Reduzierung des Wärmetauscherwirkungsgrads verhindert werden.
(Drittes Ausführungsbeispiel)
Die 7 und 8 stellen eine Lamelle 320 eines Wärmetauschers 300 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar. Es ist zu beachten, dass der Wärmetauscher 300 des dritten Ausführungsbeispiels eine Konfiguration hat, bei der die Lamelle 320 eine Struktur hat, die sich von der Lamelle 120 des Wärmetauschers 100 des ersten Ausführungsbeispiels unterscheidet. Daher wird hierbei eine Beschreibung außer der Lamelle 320 weggelassen.
Wie dies in den 7 und 8 dargestellt ist, ist die Lamelle 320 eine so genannte geriffelte Lamelle, und sie weist einen ebenen Abschnitt 320 mit einer flachen Plattenform und einen gebogenen Abschnitt 322 auf, der mit einem vorbestimmten Krümmungsradius gebogen ist, die in der Längsrichtung abwechselnd ausgebildet sind. Der gebogene Abschnitt 322 ist ein Teil, das an die ebene Fläche 115 des Kanals 110 zu fügen ist, und er hat einen ersten gebogenen Abschnitt 322a, der an die ebene Fläche 115 des einen der gegenüberliegenden Kanäle 110 zu fügen ist, und einen zweiten gebogenen Abschnitt 322d, der an die ebene Fläche 115 des anderen der gegenüberliegenden Kanäle 110 zu fügen ist. Bei dem dargestellten Beispiel ist der ebene Abschnitt 321 glatt und kontinuierlich an dem gebogenen Abschnitt 322 vorgesehen, der mit einer halbrunden Form im Querschnitt ausgebildet ist. Dadurch werden angrenzende, ebene Abschnitte 321 parallel zueinander vorgesehen. Wenn des Weiteren die Lamelle 320 an den Kanal 110 gefügt wird, ist der ebene Abschnitt 321 senkrecht zu der Längsrichtung des Kanals 110. Es ist zu beachten, dass die Lamelle 320 ähnlich wie der Kanal aus einem Metall mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit wie zum Beispiel Aluminium besteht.
In einem vorbestimmten Bereich an einer Seite (bei dem in der 8(a) dargestellten Beispiel ein vorbestimmter Bereich an der linken Seite hinsichtlich der Mitte) in der seitlichen Richtung des ersten gebogenen Abschnitts 322a werden zwei Schnittlinien entlang der Längsrichtung bis zu einer mittleren Position des ebenen Abschnitts 321 vorgesehen, der sich zu dem ersten gebogenen Abschnitt 322a fortsetzt. Dann wird die Lamelle innerhalb des Bereiches der beiden Schnittlinien von der mittleren Position in der Längsrichtung des ebenen Abschnitts 321 zurück gebogen, damit sie zu einer Seite vorsteht, die jener Seite gegenüberliegt, an der der erste gebogene Abschnitt 322a vorsteht. Auf diese Weise wird ein dritter gebogener Abschnitt 322c ausgebildet. Der durch die beiden Schnittlinien ausgebildete dritte gebogene Abschnitt 322c erstreckt sich bis zu einer Position des zweiten gebogenen Abschnitts 322b, um so an die ebene Fläche 115 des anderen der gegenüberliegenden Kanäle 110 gefügt zu werden.
In einem vorbestimmten Bereich an der anderen Seite (bei dem in der 8(a) dargestellten Bereich ein vorbestimmter Bereich an der rechten Seite hinsichtlich der Mitte) in der seitlichen Richtung des zweiten gebogenen Abschnitts 322b werden des Weiteren zwei Schnittlinien entlang der Längsrichtung bis zu der mittleren Position des ebenen Abschnitts 321 vorgesehen, der sich zu dem zweiten gebogenen Abschnitt 322b fortsetzt. Dann wird die Lamelle innerhalb des Bereiches der beiden Schnittlinien von der mittleren Position in der Längsrichtung des ebenen Abschnitts 321 zurück gebogen, damit sie zu einer Seite vorsteht, die jener Seite gegenüberliegt, an der der zweite gebogene Abschnitt 322b vorsteht. Auf diese Art und Weise wird ein vierter gebogener Abschnitt 322d ausgebildet. Der vierte gebogene Abschnitt 322d, der durch die beiden Schnittlinien ausgebildet ist, erstreckt sich bis zu einer Position des ersten gebogenen Abschnitts 322a, um so an die ebene Fläche 115 des einen der gegenüberliegenden Kanäle 110 gefügt zu werden. Es ist bei dem dargestellten Beispiel zu beachten, dass die Breite des dritten gebogenen Abschnitts 322c und die Breite des vierten gebogenen Abschnitts 322d einander gleich sind.
Wie dies in den 8(b) und 8(c) dargestellt ist, haben der dritte gebogene Abschnitt 322c und der vierte gebogene Abschnitt 322d einen Krümmungsradius, der kleiner ist als der Krümmungsradius des ersten gebogenen Abschnitts 322a und des zweiten gebogenen Abschnitts 322b, und des Weiteren ist dieser Krümmungsradius im Wesentlichen gleich dem Krümmungsradius eines zurück gebogenen Abschnitts 323 in dem ebenen Abschnitt 321. Es ist zu beachten, dass ein Beispiel beschrieben wird, bei dem die Schnittlinie eine Länge hat, die sich bis zu der mittleren Position in der Längsrichtung des ebenen Abschnitts 321 erstreckt, aber die Länge kann in geeigneter Weise in Abhängigkeit von dem Krümmungsradius des dritten gebogenen Abschnitts 322c und des vierten gebogenen Abschnitts 322d und des Krümmungsradius des zurück gebogenen Abschnitts 323 in dem ebenen Abschnitt geändert werden.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, ist der dritte gebogene Abschnitt 322c kontinuierlich in der Längsrichtung hinsichtlich des vorbestimmten seitlichen Bereichs des ersten gebogenen Abschnitts 322a ausgebildet, und somit ist ein Verbindungspfad 325a (durch einen Teil in der 7 angegeben) entlang der Längsrichtung des Kanals 110 in einem vorbestimmten seitlichen Bereich (Breite des dritten gebogenen Abschnitts 322c) an der Seite des ersten gebogenen Abschnitts 322a ausgebildet. Dadurch wird Kondenswasser, das sich im Inneren der Lamelle 320 oder zwischen der Lamelle 320 und dem Kanal 110 angesammelt hat, durch den Verbindungspfad 325a nach unten ausgelassen.
Des Weiteren ist der vierte gebogene Abschnitt 322d kontinuierlich in der Längsrichtung hinsichtlich des vorbestimmten seitlichen Bereiches des zweiten gebogenen Abschnitts 322b ausgebildet, und somit ist ein Verbindungspfad 325b (durch einen Pfeil in der 7 angegeben) in der Längsrichtung der Lamelle 320 in einem vorbestimmten seitlichen Bereich (Breite des vierten gebogenen Abschnitts 322d) an der Seite des zweiten gebogenen Abschnitts 322b ausgebildet. Dadurch wird Kondenswasser, das sich im Inneren der Lamelle 320 oder zwischen der Lamelle 320 und dem Kanal 110 angesammelt hat, durch den Verbindungspfad 325b nach unten ausgelassen.
Des Weiteren sind der erste gebogene Abschnitt 322a und der vierte gebogene Abschnitt 322d durch Löten an der ebenen Fläche 115 des einen der gegenüberliegenden Kanäle 110 gefügt, und der zweite gebogene Abschnitt 322b und der dritte gebogene Abschnitt 322c sind durch Löten an der ebenen Fläche 115 des anderen der gegenüberliegenden Kanäle 110 gefügt. Dadurch ist der gesamte Kontaktbereich der Lamelle 320 hinsichtlich des Paars der sich gegenüberliegenden Kanäle 110 in beiden Fällen äquivalent, wenn der dritte gebogene Abschnitt 322c und der vierte gebogene Abschnitt 322d vorgesehen sind und wenn der dritte gebogene Abschnitt 322c und der vierte gebogene Abschnitt 322d nicht vorgesehen sind, und somit kann eine Reduzierung des Wärmetauscherwirkungsgrads verhindert werden.
(Gebrauchsbeispiel)
Als ein Beispiel, bei dem die Wärmetauscher (100, 20 und 300), die in dem vorstehend beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsbeispiel beispielhaft dargestellt sind, verwendet werden, stellt die 9 eine Gesamtkonfiguration eines Klimaanlagengerätes 1 dar, das zum Beispiel in einem Elektrofahrzeug vorgesehen ist. Dieses Klimaanlagengerät 1 nutzt einen so genannten Wärmepumpenzyklus und schaltet ein Kühlen und Erwärmen durch Schalten der Strömung des Kühlmittels aus einem Verdichter 11 hinsichtlich eines fahrzeugäußeren Wärmetauschers 100A und eines fahrzeuginneren Wärmetauschers 100B mittels eines Vier-Wege-Ventils 13. Es ist zu beachten, dass der Wärmetauscher 100A und der Wärmetauscher 100B jeweils einem der Wärmetauscher 100, 200 und 300 entsprechen, und in diesem Fall wird ein Fall beschrieben, bei dem der Wärmetauscher 100A und der Wärmetauscher 100B jeweils dem Wärmetauscher 100 des ersten Ausführungsbeispiels entsprechen.
Bei dem dargestellten Beispiel ist das Vier-Wege-Ventil 13 mit einem Ausstoßanschluss 11a des Verdichters 11 verbunden. Dadurch sind der Verdichter 11, der fahrzeuginnere Wärmetauscher 100B und der fahrzeugäußere Wärmetauscher 100A folgendermaßen verbunden. Falls nämlich das Vier-Wege-Ventil 13 in einem Zustand angeschlossen ist, der durch gestrichelte Linien angegeben ist (Erwärmungsbetrieb), strömt das aus dem Verdichter 11 ausgestoßene Kühlmittel in den fahrzeuginneren Wärmetauscher 100B, und das Kühlmittel, das durch den fahrzeuginneren Wärmetauscher 100B hindurch getreten ist, strömt in den fahrzeugäußeren Wärmetauscher 100A durch ein Expansionsventil 15, so dass das Kühlmittel zu einem Einlassanschluss 11b des Verdichters 11 über das Vier-Wege-Ventil 13 zurückkehrt. Falls des Weiteren das Vier-Wege-Ventil 13 in einem Zustand angeschlossen ist, der durch durchgezogene Linien angegeben ist (Kühlbetrieb), strömt das aus dem Verdichter 11 ausgestoßene Kühlmittel in den fahrzeugäußeren Wärmetauscher 100A, und das Kühlmittel, das durch den fahrzeugäußeren Wärmetauscher 100A hindurch getreten ist, strömt in den fahrzeuginneren Wärmetauscher 100B durch das Expansionsventil 15, so dass das Kühlmittel zu dem Einlassanschluss 11b des Verdichters 11 über das Vier-Wege-Ventil 13 zurückkehrt. Es ist zu beachten, dass ein Kühlungslüfter 17 angrenzend an den fahrzeugäußeren Wärmetauscher 100A vorgesehen ist.
Bei einer fahrzeuginneren Einheit des Klimaanlagengerätes 1 sind ein Dämpfer 21 zum Schalten einer Einlassluft und ein Gebläse 23 an einer stromaufwärtigen Seite eines Lüftungsdurchlasses 20 mit dem Wärmetauscher 100B vorgesehen. Des Weiteren ist an einer stromabwärtigen Seite des Lüftungsdurchlasses 20 eine Erwärmungseinheit 25 zur Unterstützung der Erwärmung vorgesehen, und eine Luftmenge, die durch die Erwärmungseinheit 25 hindurch tritt, wird durch einen Dämpfer 27 zum Schalten eines Luftauslasses eingestellt. Auslassanschlüsse 29a, 29b und 29c des Lüftungsdurchlasses 20 sind für DEF, FACE bzw. FOOT (Entfrosten, Kopfraum bzw. Fußraum) vorgesehen, und Dämpfer 30a, 30b und 30c, die entsprechend daran vorgesehen sind, können die Luftmenge einstellen, die aus den Auslassanschlüssen 29a, 29b und 29c auszulassen ist.
Bei einem derartigen Klimaanlagengerät 1 wird das Kondenswasser durch den Verbindungspfad 25 ausgelassen, der in der Lamelle 120 des Wärmetauschers 100B vorgesehen ist, auch wenn das durch Taukondensation erzeugte Kondenswasser an dem fahrzeuginneren Wärmetauscher 100B im Falle des Kühlbetriebs haftet. Des Weiteren wird das Kondenswasser durch den Verbindungspfad 25 ausgelassen, der in der Lamelle 120 des Wärmetauchers 100A vorgesehen ist, auch wenn das Kondenswasser an dem fahrzeugäußeren Wärmetauscher 100A im Falle des Erwärmungsbetriebs haftet.
Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung wurden vorstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Einzelnen beschrieben, aber spezifische Konfigurationen sind nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt, und die vorliegende Erfindung umfasst außerdem Designänderungen und dergleichen, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Des Weiteren ist eine gegenseitige Nutzung der Technologien zwischen den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen möglich, solange die Aufgabe, die Konfigurationen und dergleichen keine besonderen Widersprüche und Probleme haben.
Zum Beispiel wurde ein Beispiel beschrieben, bei dem die vielen Kanäle parallel angeordnet sind, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Die vorliegende Erfindung ist weit verbreitet auf einen Wärmetauscher anwendbar, bei dem die ebenen Flächen des Kanals einander gegenüberliegend vorgesehen sind, und die Lamelle ist zwischen den ebenen Flächen angeordnet. Zum Beispiel kann der Wärmetauscher eine Konfiguration haben, bei der ein Kanal mit einer Wellenform ausgebildet ist, so dass gegenüberliegende ebene Flächen in dem einen Kanal ausgebildet sind.
Des Weiteren wurde ein Beispiel beschrieben, bei dem die angrenzenden ebenen Abschnitte in der Lamelle parallel zueinander vorgesehen sind, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Wie dies zum Beispiel in der 10(a) dargestellt ist, können angrenzende ebene Abschnitte 421 in einem vorbestimmten Winkel angeordnet sein. Es ist zu beachten, dass der erste gebogene Abschnitt 422a und der zweite gebogene Abschnitt 422b bei dem Beispiel der 10(a) jeweils mit einem Verbindungspfad vorgesehen sind, und Kondenswasser kann in einfacher Weise in jeden Verbindungspfad strömen.
Des Weiteren wurde ein Beispiel beschrieben, bei dem der ebene Abschnitt so vorgesehen ist, dass er senkrecht zu der Längsrichtung des Kanals ist, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Wie dies zum Beispiel in der 10(b) dargestellt ist, kann eine Position eines gebogenen Abschnitts 522a, der an einen der gegenüberliegenden Kanäle 110 gefügt ist, und eine Position eines gebogenen Abschnitts 522b, der an dem anderen der gegenüberliegenden Kanäle 110 gefügt ist, von einer vertikalen Richtung weiter versetzt werden, wenn dies mit den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen verglichen wird, so dass ein ebener Abschnitt 521 zu dem einen der gegenüberliegenden Kanäle 110 geneigt ist. Wenn zum Beispiel in diesem Fall der Verbindungspfad nur an der Seite des ersten gebogenen Abschnitts 522a vorgesehen ist, kann das Kondenswasser in einfacher Weise in den Verbindungspfad strömen, falls der ebene Abschnitt 521 so geneigt ist, dass die Seite des Verbindungspfades stets nach unten gerichtet ist.
Des Weiteren wurde ein Beispiel beschrieben, bei dem der Verbindungspfad in einer seitlichen Mitte bei dem ersten Ausführungsbeispiel und dem zweiten Ausführungsbeispiel vorgesehen ist, und die Verbindungspfade sind in beiden seitlichen Endabschnitten bei dem dritten Ausführungsbeispiel vorgesehen, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt, und der Verbindungspfad kann an beliebigen Positionen vorgesehen sein. Es ist zu beachten, dass, wenn der Verbindungspfad an einem seitlichen Endabschnitt vorgesehen ist, es bekannt ist, dass eine größere Menge an Kondenswasser an dem Endabschnitt des Kanals an der windwärtigen Seite haftet, und somit ist es vorzuziehen, dass der Wärmetauscher so konfiguriert ist, dass Luft durch ein Gebläse von der einen Endseite geblasen wird, an der der Verbindungspfad vorgesehen ist.
Des Weiteren wurde ein Beispiel beschrieben, bei dem der gebogene Abschnitt der Lamelle mit einem vorbestimmten Krümmungsradius glatt gekrümmt ist, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Es ist ausreichend, solange die Lamelle abwechselnd an den ebenen Flächen der gegenüberliegenden Kanäle gefügt werden kann. Zum Beispiel kann die Lamelle vollständig zurückgefaltet werden, um Ecken zu erhalten, und die Ecken können zum Fügen verwendet werden. Alternativ kann die Lamelle so gebogen werden, dass sie eine rechteckige Form für eine Flächenfügung bildet.
Es wurde ein Beispiel beschrieben, bei dem nur ein Verbindungspfad in dem ersten gebogenen Abschnitt oder dem zweiten gebogenen Abschnitt vorgesehen ist, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt, und zwei oder mehrere Verbindungspfade können vorgesehen sein. Des Weiteren ist die Breite des Verbindungspfads, der in den jeweiligen Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, lediglich ein Beispiel, und die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Die jeweiligen Ausführungsbeispiele schließen eine Festlegung von verschiedenen Breiten für den Verbindungspfad nicht aus.
Des Weiteren schließen die jeweiligen Ausführungsbeispiele zum Beispiel keine hydrophile Behandlungsverarbeitung zum Beispiel durch eine silikathaltige Beschichtung an der Oberfläche des Wärmetauschers aus. Durch eine derart hydrophile Behandlungsverarbeitung läuft an der Lamelle oder an dem Kanal haftendes Kondenswasser in einfacher Weise nach unten, und somit kann die Auslauffunktion verbessert.
Bezugszeichenliste

100: Wärmetauscher
110: Kanal
115: ebene Fläche
120: Lamelle
121: ebener Abschnitt
122a: erster gebogener Abschnitt
122b: zweiter gebogener Abschnitt
122c: dritter gebogener Abschnitt
125: Verbindungspfad
200: Wärmetauscher
220: Lamelle
221: ebener Abschnitt
222a: erster gebogener Abschnitt
222b: zweiter gebogener Abschnitt
222c: dritter gebogener Abschnitt
222d: vierter gebogener Abschnitt
225a: Verbindungspfad
225b: Verbindungspfad
300: Wärmetauscher
320: Lamelle
321: ebener Abschnitt
322a: erster gebogener Abschnitt
322b: zweiter gebogener Abschnitt
322c: dritter gebogener Abschnitt
322d: vierter gebogener Abschnitt
325a: Verbindungspfad
325b: Verbindungspfad

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2006-105415 [0005]

Claims

Wärmetauscher mit: einem Kanal, der Flächen hat, die in einem vorbestimmten Intervall einander gegenüberliegen; und einer Lamelle einschließlich eines gebogenen Abschnitts und eines ebenen Abschnitts, die in einer Längsrichtung abwechselnd ausgebildet sind, wobei der gebogene Abschnitt an den gegenüberliegenden Flächen des Kanals gefügt ist, wobei die Lamelle einen vorbestimmten seitlichen Bereich in dem gebogenen Abschnitt hat, der mit einer der gegenüberliegenden Flächen in Kontakt gebracht ist, wobei der vorbestimmte seitliche Bereich zu einer anderen der gegenüberliegenden Fläche gebogen und an der anderen der gegenüberliegenden Flächen gefügt ist, um dadurch einen Verbindungspfad zu bilden.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 1, wobei die Lamelle mit länglichen Schnittlinien innerhalb des vorbestimmten seitlichen Bereichs des gebogenen Abschnitts versehen ist, so dass ein Teil, der durch die länglichen Schnittlinien ausgebildet ist, zu der anderen der gegenüberliegenden Flächen gebogen und an die andere der gegenüberliegenden Flächen gefügt ist, um dadurch den Verbindungspfad auszubilden.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Verbindungspfad jeweils in dem gebogenen Abschnitt, der mit der einen der gegenüberliegenden Flächen in Kontakt gebracht ist, und in dem gebogenen Abschnitt vorgesehen ist, der mit der anderen der gegenüberliegenden Flächen in Kontakt gebracht ist.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 3, wobei der Verbindungspfad, der in dem gebogenen Abschnitt vorgesehen ist, der mit der einen gegenüberliegenden Fläche in Kontakt gebracht ist, einen seitlichen Bereich hat, der sich mit einem seitlichen Bereich des Verbindungspfads überlappt, der in jenem gebogenen Abschnitt vorgesehen ist, der mit der anderen der gegenüberliegenden Fläche in Kontakt gebracht ist.