DE112016002244T5

DE112016002244T5 - Wärmetauscher und Herstellungsverfahren hierfür

Info

Publication number: DE112016002244T5
Application number: DE112016002244.1T
Authority: DE
Inventors: Yusuke Iino
Original assignee: Sanden Holdings Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2015-05-19
Filing date: 2016-05-11
Publication date: 2018-02-15
Anticipated expiration: 2036-05-12
Also published as: WO2016185959A1; DE112016002244B4; JP6530235B2; JP2016217587A

Abstract

Zu lösende Aufgabe Einen Wärmetauscher und ein Herstellungsverfahren für den Wärmetauscher bereitzustellen, mit denen ein Zusetzen von Wärmeträgerzirkulationsöffnungen mit Lötmaterial wirkungsvoll verhindert werden kann, selbst wenn eine Lötmaterialströmung auf der äußeren Randoberfläche eines Rohres auftritt. Lösung Nuten 24, die sich in der Breitenrichtung der Rohre 20 erstrecken, sind an den äußeren Randoberflächen an den Endabschnittsseiten der Rohre 20 vorgesehen. Daher kann eine Strömung des Lötmaterials zu der distalen Endseite des Rohres 20 durch die Nut 24 erschwert werden, selbst wenn ein Lötmaterial von einer Anschlussöffnung 11 in das Rohrregister 10 fließt und eine Lötmaterialströmung auf einer äußeren Randoberfläche des Rohres 20 auftritt. Folglich fließt das Lötmaterial nicht zu den Stirnseiten des Rohres 20 hinein, um Wärmeträgerzirkulationsöffnungen 21 zu verschließen. In diesem Fall ist die Nut 24 nicht in einem Steg F eingebettet, der auf einer inneren Oberflächenseite des Rohrregisters 10 ausgebildet ist, da die Nut 24 weiter auf der distalen Endseite des Rohres 20 angeordnet ist als der Kantenabschnitt der Anschlussöffnung 11 auf der Innenoberfläche des Rohrregisters 10.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, der zum Beispiel als ein Verdampfer, ein Radiator oder ein Heizgerät einer Klimaanlage für ein Fahrzeug verwendet wird, und ein Herstellungsverfahren für den Wärmetauscher.
Stand der Technik
Als einen Wärmetauscher dieser Art ist ein Wärmetauscher bekannt gewesen, der einen in zylindrischer Form gebildeten Rohrverteiler zur Wärmeträgerzirkulation, eine Vielzahl flacher Rohre zur Wärmeträgerzirkulation, die in einem Abstand voneinander in der axialen Richtung des Rohrverteilers angeordnet sind, wobei Endabschnitte der Vielzahl flacher Rohre mit dem Rohrverteiler verbunden sind, und eine Wärmeübertragungslamelle aufweist, die zwischen den Rohren vorgesehen ist (siehe zum Beispiel Patentliteratur 1).
Wenn der Wärmetauscher hergestellt wird, werden die Endabschnitte der Rohre jeweils in eine Vielzahl von Anschlussöffnungen, die in einer Seitenfläche des Rohrverteilers vorgesehen sind, zu der Innenseite des Rohrverteiler eingesetzt und die Wärmeübertragungslamelle wird zwischen den Rohren angeordnet und in einem Hochtemperaturofen verlötet, wodurch der Rohrverteiler, die Rohre und die Lamelle zusammengefügt werden.
Liste der Entgegenhaltungen
Patentliteratur

Patentliteratur 1: japanische Offenlegungsschrift 09-273883

Zusammenfassung der Erfindung
Technische Aufgabe
Wenn jedoch der Wärmetauscher durch Löten zusammengefügt wird, besteht ein Problem darin, dass, falls ein geschmolzenes Lötmaterial in den Rohrverteiler von der Außenseite des Rohrverteiler durch einen Raum zwischen der Anschlussöffnung und der äußeren Randoberfläche des Rohres fließt, das Lötmaterial von der äußeren Randoberfläche des Rohres in die Stirnseite des Rohres fließt und die in den Stirnseiten der Rohre geöffneten Wärmeträgerzirkulationsöffnungen durch das Lötmaterial verschlossen werden.
Insbesondere wird bei einem Wärmetauscher, in dem Kohlendioxid-Kühlmittel als ein Wärmeträger verwendet wird, ein Rohr verwendet, dessen Wärmeträgerzirkulationsöffnungen zur Vergrößerung der Wandstärke verkleinert sind, um eine etwa zehnmal größere Druckfestigkeit zu erhalten als die Druckfestigkeit eines Wärmetauschers, der ein Fluorchlorkohlenwasserstoff-Kühlmittel verwendet. Daher setzen sich Öffnungsabschnitte der Wärmeträgerzirkulationsöffnungen leicht durch ein Lötmaterial zu. Zusätzlich muss ein ausreichender Verstärkungssteg zwischen dem Rohr und einem Kantenabschnitt einer Anschlussöffnung ausgebildet werden, um die Druckfestigkeit sicherzustellen. Daher nimmt die Menge des verwendeten Lötmaterials zu. Eine Lötmaterialströmung wird auf der äußeren Randoberfläche des Rohres auch leicht durch eine übermäßige Verwendung von Lötmaterial verursacht.
Ferner sind, da das Rohr durch Strangpressen geformt wird, auf einer Oberfläche des Rohres Pressformlinien (Streifen in einer Extrusionsrichtung (die Längsrichtung des Rohres), die durch Reibung zwischen einer Pressform und einem Material während des Verformens verursacht werden) ausgebildet. Aus diesem Grund wird eine Strömung des Lötmaterials in der Längsrichtung des Rohres durch die Pressformlinien erleichtert. Das Lötmaterial wird leicht zu der Stirnseite des Rohres geleitet. Insbesondere ist es, obwohl das Rohr nach dem Strangpressen einer Oberflächenbehandlung durch thermisches Spritzen von Zink zur Verhinderung von Korrosion unterzogen wird, weniger einfach, die Pressformlinien aufgrund der Beschichtung der Oberflächenbehandlung visuell zu erkennen. Das Auftreten der Erleichterung einer Lötmaterialströmung aufgrund der Pressformlinien wird manchmal nicht bemerkt.
Daher wird die Menge des eingesetzten Flussmittels reduziert, um die Fließfähigkeit des Lötmaterials zu reduzieren oder die Lötmaterialströmung zu der Stirnseite des Rohres wird unterdrückt, zum Beispiel durch eine Verringerung der Menge des eingesetzten Lötmaterials, eine Steuerung der Lücken zwischen dem Rohrverteiler und dem Rohr und einer Vergrößerung der Länge, mit der das Rohr in den Rohrverteiler eingesetzt wird. Es ist jedoch schwierig, die Strömung des Lötmaterials selbst mit diesen Maßnahmen vollständig zu unterdrücken. Ein Zusetzen der Wärmeträgerzirkulationsöffnungen mit Lötmaterial kann nicht wirkungsvoll verhindert werden.
Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung dieses Problems entworfen und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wärmetauscher und ein Herstellungsverfahren für den Wärmetauscher bereitzustellen, mit denen ein Zusetzen der Wärmeträgerzirkulationsöffnungen mit Lötmaterial wirkungsvoll verhindert werden kann, selbst wenn eine Lötmaterialströmung auf der äußeren Randoberfläche eines Rohres auftritt.
Lösung der Aufgabe
Um das Ziel zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung einen Wärmetauscher bereit, der folgendes aufweist: einen in zylindrischer Form gebildeten Rohrverteiler zur Wärmeträgerzirkulation; und eine Vielzahl flacher Rohre zur Wärmeträgerzirkulation, die in einem Abstand voneinander in der axialen Richtung des Rohrverteilers angeordnet sind, wobei eine Vielzahl von Wärmeträgerzirkulationsöffnungen an beiden Enden in einer Längsrichtung der Vielzahl flacher Rohre geöffnet sind, wobei Endabschnitte der Rohre jeweils in eine Vielzahl von Anschlussöffnungen, die an einer Seitenfläche des Rohrregisters vorgesehen sind, zu der Innenseite des Rohrverteiler eingesetzt sind und wobei das Rohrregister und die Rohre durch Löten verbunden sind. Eine Nut, die sich in einer Breitenrichtung des Rohres erstreckt, ist an einer äußeren Randoberfläche an Endabschnittsseiten des Rohres vorgesehen. Die Nut ist derart ausgebildet, dass sie weiter an einer distalen Endseite des Rohres angeordnet ist als ein Kantenabschnitt der Anschlussöffnung auf einer Innenoberfläche des Rohrregisters.
Um das Ziel zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung ein Herstellungsverfahren für einen Wärmetauscher bereit, der folgendes aufweist: einen in zylindrischer Form gebildeten Rohrverteiler zur Wärmeträgerzirkulation; und eine Vielzahl flacher Rohre zur Wärmeträgerzirkulation, die in einem Abstand voneinander in der axialen Richtung des Rohrverteilers angeordnet sind, wobei eine Vielzahl von Wärmeträgerzirkulationsöffnungen an beiden Enden in einer Längsrichtung der Vielzahl flacher Rohre geöffnet sind, wobei Endabschnitte der Rohre jeweils in eine Vielzahl von Anschlussöffnungen, die an einer Seitenfläche des Rohrregisters vorgesehen sind, zu der Innenseite des Rohrverteilers eingesetzt sind und wobei das Rohrregister und die Rohre durch Löten verbunden sind, wobei das Herstellungsverfahren folgendes aufweist: Vorsehen einer Nut, die sich in einer Breitenrichtung des Rohres erstreckt, an einer äußeren Randoberfläche an Endabschnittsseiten des Rohres; und Einsetzten der Endabschnitte des Rohres in die Anschlussöffnungen des Rohrregisters, so dass die Nut weiter an einer distalen Endseite des Rohres angeordnet ist als ein Kantenabschnitt der Anschlussöffnung auf einer Innenoberfläche des Rohrregisters.
Folglich sind die Nuten, die sich in der Breitenrichtung der Rohre erstrecken, an den äußeren Randoberflächen an den Endabschnittsseiten der Rohre vorgesehen. Daher wird eine Strömung des Lötmaterials zu der distalen Endseite des Rohres durch die Nut erschwert oder unterdrückt, selbst wenn ein Lötmaterial von den Anschlussöffnungen in das Rohrregister fließt und eine Lötmaterialströmung auf einer äußeren Randoberfläche des Rohres auftritt. In diesem Fall ist die Nut nicht in einem Steg eingebettet, der auf einer inneren Oberflächenseite des Rohrregisters ausgebildet ist, da die Nut weiter auf der distalen Endseite des Rohres angeordnet ist als der Kantenabschnitt der Anschlussöffnung auf der Innenoberfläche des Rohrregisters.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Strömung des Lötmaterials zu der distalen Endseite des Rohres durch die auf der äußeren Randoberfläche des Rohres vorgesehene Nut erschwert oder unterdrückt werden, selbst wenn eine Lötmaterialströmung auf der äußeren Randoberfläche des Rohres auftritt. Daher fließt das Lötmaterial nicht in die Stirnseiten des Rohres, um die Wärmeträgerzirkulationsöffnungen zu verschließen. Es ist möglich, ein Zusetzen der Wärmeträgerzirkulationsöffnungen mit Lötmaterial wirksam zu verhindern. In diesem Fall ist es möglich, die Funktion der Nut sicher aufrechtzuerhalten, da die Nut nicht in dem Steg eingebettet ist, der auf der inneren Oberflächenseite des Rohrregisters ausgebildet ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Perspektivansicht eines Wärmetauschers, der eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Teilseitenansicht eines Rohrregisters.
3 ist eine Draufsicht auf ein Teil eines Rohres.
4 ist eine Schnittansicht des Rohres entlang der Linie A-A in 2 in Pfeilrichtung.
5 ist eine teilweise geschnittene Perspektivansicht des Rohrregisters und des Rohres.
6 ist eine teilweise geschnittene Explosionsansicht des Rohrregisters und des Rohres.
7 ist eine Draufsicht, die den Vorgang des Einsetzens eines Rohres in das Rohrregister zeigt.
8 ist eine Draufsicht, die den Zustand zeigt, in dem ein Rohr in das Rohrregister eingesetzt ist.
9 ist eine Draufsicht, die das Rohrregister und das Rohr während des Lötens zeigt.
10 ist eine Draufsicht, die das Rohrregister und das Rohr während des Lötens zeigt.
11 ist eine Perspektivansicht, die ein Herstellungsverfahren für das Rohr zeigt.
12 ist eine Perspektivansicht, die das Herstellungsverfahren für das Rohr zeigt.
13 ist eine Perspektivansicht, die das Herstellungsverfahren für das Rohr zeigt.
14 ist eine Perspektivansicht, die das Herstellungsverfahren für das Rohr zeigt.
15 ist eine Perspektivansicht, die das Herstellungsverfahren für das Rohr zeigt.
16 ist eine Perspektivansicht, die das Herstellungsverfahren für das Rohr zeigt.
17 ist eine teilweise geschnittene Draufsicht, die das Herstellungsverfahren für das Rohr zeigt.
18 ist eine teilweise geschnittene Draufsicht, die das Herstellungsverfahren für das Rohr zeigt.
19 ist eine teilweise geschnittene Draufsicht, die das Herstellungsverfahren für das Rohr zeigt.
20 ist eine teilweise geschnittene Draufsicht, die das Herstellungsverfahren für das Rohr zeigt.
21 ist eine Seitenansicht, die das Herstellungsverfahren für das Rohr zeigt.
22 ist eine geschnittene Seitenansicht, die das Herstellungsverfahren für das Rohr zeigt.
23 ist eine geschnittene Seitenansicht, die das Herstellungsverfahren für das Rohr zeigt.
24 ist eine Perspektivansicht eines Rohres in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
25 ist eine Draufsicht, die den Zustand des Einsetzens eines Rohres in ein Rohrregister zeigt.
26 ist eine Perspektivansicht eines Rohres in einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
27 ist eine Frontschnittansicht, die ein Herstellungsverfahren für das Rohr zeigt.
28 ist eine Frontschnittansicht, die das Herstellungsverfahren für das Rohr zeigt.
29 ist eine Frontschnittansicht, die das Herstellungsverfahren für das Rohr zeigt.
30 ist eine teilweise geschnittene Draufsicht, die das Herstellungsverfahren für das Rohr zeigt.
31 ist eine teilweise geschnittene Draufsicht, die das Herstellungsverfahren für das Rohr zeigt.
32 ist eine teilweise geschnittene Draufsicht, die das Herstellungsverfahren für das Rohr zeigt.
33 ist eine Perspektivansicht, die das Herstellungsverfahren für das Rohr zeigt.
34 ist eine Perspektivansicht, die das Herstellungsverfahren für das Rohr zeigt.
35 ist eine Perspektivansicht, die das Herstellungsverfahren für das Rohr zeigt.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
1 bis 23 zeigen eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und zeigen einen Wärmetauscher, der zum Beispiel als ein Verdampfer, ein Radiator oder ein Heizgerät einer Klimaanlage für ein Fahrzeug verwendet wird, und ein als ein Wärmeträger dienendes Kohlendioxid-Kühlmittel zirkuliert.
Der Wärmetauscher ist mit drei Rohrverteilern 10, die zur Medienzirkulation auf jeder der beiden Seiten in Breitenrichtung eines Wärmetauscherhauptkörpers angeordnet sind, einer Vielzahl von Rohren 20, die zur Medienzirkulation in Abständen voneinander in der axialen Richtung der Rohrverteiler 10 angeordnet sind, und Lamellen 30 ausgebildet, die zur Wärmeübertragung zwischen den Rohren 20 angeordnet sind. Beide Endabschnitte in der Längsrichtung der Rohre 20 sind jeweils mit Seitenoberflächen der Rohrverteiler 10 verbunden.
Die Rohrverteiler 10 sind aus einem Bauteil hergestellt, das durch Formgebung von Metall, wie Aluminium, in eine zylindrische Form erhältlich ist, das sich in der Richtung von oben nach unten erstreckt. Eine Vielzahl von Anschlussöffnungen 11, mit denen jeweils Endabschnitte der Rohre 20 verbunden sind, sind in gleichen Abständen voneinander in der Richtung von oben nach unten auf den Seitenoberflächen (Umfangswandoberflächen) der Rohrverteiler 10 vorgesehen. Die Anschlussöffnung 11 ist in einer Langlochform ausgebildet, die sich in Umfangsrichtung des Rohrregisters 10 erstreckt und dazu ausgestaltet ist, einen Umfangswandabschnitt des Rohrregisters 10 zu durchdringen. Die drei Rohrregister 10 sind dicht beieinander in der Richtung von vorne nach hinten eines Wärmetauscherhauptkörpers angeordnet. Die oberen Enden und die unteren Enden der Rohrregister sind jeweils durch Deckelteile 12 verschlossen. Die Deckelteile 12 weisen drei Deckelabschnitte 12a auf, die jeweils obere oder untere Endöffnungsabschnitte der drei Rohrregister 10 verschließen, die in der Richtung von vorne nach hinten des Wärmetauscherhauptkörpers angeordnet sind. Die Deckelabschnitte 12a sind einstückig miteinander ausgebildet.
Die Rohre 20 bestehen aus einem stranggepressten Produkt aus Metall, wie Aluminium. Die Rohre 20 sind in einer flachen Form ausgebildet, wobei eine Erstreckung von ihnen in der Richtung von oben nach unten klein im Vergleich mit einer Erstreckung in der Breitenrichtung ist. Die Breitenrichtung beider Enden der Rohre 20 sind in einer halbkreisförmig gekrümmten Oberflächenform ausgebildet. In dem Rohr 20 sind eine Vielzahl von Wärmeträgerzirkulationsöffnungen 21 in gleichen Abständen voneinander in der Breitenrichtung ausgebildet. Die Wärmeträgerzirkulationsöffnungen 21 sind in einem Schnitt in elliptischer Form lang in der Richtung von oben nach unten ausgebildet. Ein minimaler Wert der Breite W, die durch die Mitte der Wärmeträgerzirkulationsöffnung 21 führt, ist so ausgebildet, dass er kleiner als 1,6 mm (z.B. 0,5 mm) ist. Die Höhe H, die durch die Mitte der Wärmeträgerzirkulationsöffnung 21 führt, ist so ausgebildet, dass sie zum Beispiel 0,7 mm beträgt. Im Allgemeinen wird, wenn ein Fluorchlorkohlenwasserstoff-Kühlmittel (R-134a) in einem Klimagerät für einen Fahrzeug verwendet wird, hauptsächlich ein Rohr verwendet, dessen Breite, die durch die Mitte der Wärmeträgerzirkulationsöffnung 21 führt, 1,6 mm beträgt. In dieser Ausführungsform jedoch, in der Kohlendioxid-Kühlmittel verwendet wird, wird der minimale Wert der Breite, die durch die Mitte der Wärmeträgerzirkulationsöffnung 21 führt, kleiner als 1,6 mm festgesetzt, um die Wanddicke des Rohres 20 zu vergrößern und die Druckfestigkeit sicherzustellen. Die Seite des Endabschnitts des Rohres 20 bildet einen Einsetzabschnitt 22, der in die Anschlussöffnung 11 des Rohrverteilers 10 eingesetzt ist. Der Einsetzabschnitt 22 ist schmaler als der übrige Abschnitt (die in Längsrichtung zentrale Seite des Rohres 20). Folglich wird ein Stufenabschnitt 23, der mit dem bekannten Abschnitt der Anschlussöffnung 11 während des Einsetzens des Rohres abschließt, zwischen dem Einsetzabschnitt 22 und dem übrigen Abschnitt gebildet. Der Einsetzabschnitt 22 weist einen abgeschrägten Abschnitt 22a, der sich von dem Stufenabschnitt 23 zu der distalen Endseite des Rohres 20 erstreckt, um allmählich schmaler zu werden, und einen geraden Abschnitt 22b auf, der sich mit gleicher Breite von dem abgeschrägten Abschnitt 22a zu dem distalen Ende des Rohres 20 erstreckt. Die proximale Endseite (die Seite des Stufenabschnitts 23) des abgeschrägten Abschnitts 22a ist mit einer Breitenerstreckung ausgebildet, die gleich der Breitenerstreckung der Anschlussöffnung 11 ist. Ferner sind Nuten 24, die sich in der Breitenrichtung des Rohres 20 erstrecken, jeweils in Dickenrichtung beider Oberflächen (die obere Oberfläche und die untere Oberfläche in den Figuren) des Einsetzabschnitts 22 vorgesehen. Die Nuten 24 sind in dem geraden Abschnitt 22b angeordnet. Die Nuten 24 sind in einer im Schnitt im Wesentlichen halbkreisförmigen Form ausgebildet und linear von einer Endseite zu der anderen Endseite in der Breitenrichtung des geraden Abschnitts 22b ausgebildet.
Die Wärmeübertragungslamellen 30 sind aus einem Bauteil hergestellt, das durch Umformung einer Metallplatte, wie Aluminium, in eine wellige Form erhalten wird. Die Wärmeübertragungslamellen 30 sind jeweils zwischen den Rohren 20 angeordnet und auch auf den äußeren Seiten der Rohre 20 an der Spitze und am Boden angeordnet.
In dem Wärmetauscher sind beide Endabschnitte der Rohre 20 jeweils mit einem Paar der Rohrverteiler 10 in einem Abstand voneinander angeordnet verbunden. Drei Sets der Wärmeübertragungslamellen 30, die zwischen den Rohren 20 angeordnet sind, sind in der Richtung von vorne nach hinten des Wärmetauschers angeordnet. In diesem Fall sind die Wärmeübertragungslamellen 30, die auf den äußeren Seiten der Rohre 20 an der Spitze und am Boden angeordnet sind, jeweils durch Endplatten 31 abgedeckt, die sich entlang der Rohre 20 erstrecken. Die Längsrichtung beider Endseiten der Endplatten 31 ist zu der Seite der Rohre 20 gebogen. Die Endplatten 31 sind mit einer Breite zum Abdecken aller Wärmeübertragungslamellen 30 in drei Reihen ausgebildet. Ferner sind jeweils eine Wärmeträger-Einleitungsleitung 13 und eine Wärmeträger-Ausleitungsleitung 14 vorgesehen, um sich an den unteren Enden der Rohrverteiler 10 in einer am weitesten vorne gelegenen Reihe und einer am weitesten hinten gelegenen Reihe der Rohrverteiler 10, die in einer Breitenrichtung an einer Endseite des Wärmetauschers angeordnet sind, nach außen zu erstrecken.
Wenn ein Endabschnitt des Rohres 20 mit dem Rohrverteiler 10 verbunden wird, wird der Einsetzabschnitt 22 des Rohres 20 in die Anschlussöffnung 11 des Rohrverteilers 10 eingesetzt und der Stufenabschnitt 23 des Rohres 20 schließt mit dem bekannten Abschnitt der Anschlussöffnung 11 ab, wobei das Rohr 20 in der Einsetzrichtung in Bezug auf den Rohrverteiler 10 positioniert wird. Da der gerade Abschnitt 2b an der distalen Endseite des Einsetzabschnitts 22 durch den abgeschrägten Abschnitt 22a in Breitenrichtung kleiner als die Anschlussöffnung 11 ausgebildet ist, ist es zu dieser Zeit möglich, den Einsetzabschnitt 22 einfach in die Anschlussöffnung 11 einzusetzen. Wenn das Rohr 20 in die Anschlussöffnung 11 eingesetzt wird, bis das Rohr 20 durch den Stufenabschnitt 23 positioniert wird, ist die Nut 24 des Rohres 20 weiter auf der distalen Endseite des Rohres 20 angeordnet als eine Öffnungskante der Anschlussöffnung 11 auf der Innenoberfläche des Rohrverteilers 10. D.h., die Nut 24 ist, wie in 8 gezeigt, weiter auf der distalen Endseite des Rohres 20 angeordnet als eine Position P einer geraden Linie (eine abwechselnd lang und kurz gestrichelte Linie in der Figur), die durch beide Enden der Anschlussöffnung 11 führt, die entlang der inneren Umfangsfläche des Rohrverteilers 10 gekrümmt sind.
In dem Wärmetauscher sind die Bauteile miteinander verbunden, indem sie in einem Hochtemperaturofen in einem teilweise zusammengebauten Zustand verlötet werden. Beim Verbinden des Rohrverteilers 10 und des Rohres 20 fließt geschmolzenes Lötmaterial zwischen die Anschlussöffnung 11 und das Rohr 20 von der Außenseite des Rohrverteilers 10. Wie in 9 gezeigt, werden auf der äußeren Oberflächenseite und der inneren Oberflächenseite des Rohrverteilers 10 jeweils Stege F durch das Lötmaterial zwischen der Umfangskante der Anschlussöffnung 11 und der äußeren Randoberfläche des Rohres 20 ausgebildet. Wie in 10 gezeigt, wird zu diesem Zeitpunkt, wenn ein Lötmaterial R in den Rohrverteiler 10 von der äußeren Randoberfläche des Rohres 20 zu dem distalen Ende des Rohres 20 fließt, die Strömung des Lötmaterials R durch die Nut 24 des Rohres 20 erschwert oder unterdrückt. Daher fließt das Lötmaterial R nicht zu der Stirnseite des Rohres 20, um die Wärmeträgerzirkulationsöffnungen 21 zuzusetzen. Da die Nut 24 weiter auf der distalen Endseite des Rohres 20 angeordnet ist als der Kantenabschnitt der Anschlussöffnung 11 auf der inneren Oberfläche des Rohrverteilers 10, wird die Nut 24 nicht in den Steg F auf der inneren Oberflächenseite des Rohrverteilers 10 eingebettet.
Ein Herstellungsverfahren für das Rohr 20 wird unter Bezugnahme auf 11 bis 23 erläutert. Nachdem ein flaches rohrartiges Bauteil 20', in dem mehrere Abschnitte, die Rohre werden, in Längsrichtung der Rohre kontinuierlich hintereinander ausgebildet sind, durch Strangpressen ausgeformt ist, wird zuerst ein Paar Pressformen 40 aus der Breitenrichtung beider Seiten gegen das rohrartige Bauteil 20' gepresst, wie in 11 und 12 gezeigt. In diesem Fall sind in den Pressformen 40 konkave Abschnitte 40a zum Ausformen jeweiliger Paare der Einsetzabschnitte 22, der abgeschrägten Abschnitte 22a, der geraden Abschnitte 22b und der Stufenabschnitte 23 der Rohre 20 wie in 17 bis 19 gezeigt vorgesehen. Wenn die Pressformen 40 von dem rohrartigen Bauteil 20' wie in 13 gezeigt getrennt werden, sind anschließend der Einsetzabschnitt 22, der abgeschrägte Abschnitt 22a, der gerade Abschnitt 22b und der Stufenabschnitt 23 in dem rohrartigen Bauteil 20' ausgebildet. Danach werden in dem rohrartigen Bauteil 20' wie in 21 gezeigt kerbartige zerbrechliche Abschnitte 25 zum Zerteilen des rohrartigen Bauteils 20' in dem rohrartigen Bauteil 20' ausgebildet. Ein Paar von Nuten 24 wird über die zerbrechlichen Abschnitte 25 ausgebildet. In diesem Fall sind wie in 14 gezeigt zweite Rollen 42 zur Ausbildung der Nuten 24 koaxial auf der axialen Richtung beider Seiten von ersten Rollen 41 zum Ausbilden der zerbrechlichen Abschnitte 25 angeordnet. Jedes der Paare von ersten Rollen 41 und zweiten Rollen 42 ist dazu angeordnet, einander gegenüberliegend in der Richtung von oben nach unten in einem Abstand angeordnet zu sein, der kleiner als eine Dickenerstreckung des rohrartigen Bauteils 20' ist. Anschließend werden die Rollen 41 und 42 wie in 15 gezeigt in Presskontakt mit dem rohrartigen Bauteil 20' gebracht, während sie von einer Endseite zu der anderen Endseite in der Breitenrichtung des rohrartigen Bauteils 20' bewegt werden, dass das rohrartige Bauteil 20' mit den Rollen 41 und 42 gehalten wird. Folglich werden die zerbrechlichen Abschnitte 25 und das Paar Nuten 24 gleichzeitig auf der Dickenrichtung beider Oberflächen des rohrartigen Bauteils 20' ausgebildet. In diesem Fall wird wie in 20 gezeigt eine Rolle, die eine scharfe Umfangskante aufweist, als erste Rollen 41 verwendet. Rollen, die Umfangskanten aufweisen, die im Schnitt in halbkreisförmiger Form ausgebildet sind, werden als die zweiten Rollen 42 verwendet. Danach wird wie in 16 gezeigt eine Zugkraft in Längsrichtung auf das rohrartige Bauteil 20' aufgebracht, wodurch das rohrartige Bauteil 20' an den zerbrechlichen Abschnitten 25 in 23 gezeigt durchtrennt (zerbrochen) wird. In diesem Fall sind zum Beispiel zwei Stellen in der Längsrichtung des rohrartigen Bauteils 20' durch nicht gezeigte Klemmen gehalten, um die zerbrechlichen Abschnitte 25 zwischen den beiden Stellen anzuordnen und eine Kraft in der Längsrichtung wird auf gegenüberliegenden Seiten des rohrartigen Bauteils 20' auf die Klemmen ausgeübt, wodurch die Zugkraft in Längsrichtung auf das rohrartige Bauteil 20' ausgeübt wird. Eine Vielzahl von Rohren 20 wird aus dem rohrartigen Bauteil 20' durch Wiederholung des oben erläuterten Verfahrens gebildet.
Nach dieser Ausführungsform werden auf diese Weise die Nuten 24, die sich in Breitenrichtung der Rohre 20 erstrecken, auf den äußeren Randoberflächen an den Endabschnittsseiten der Rohre 20 vorgesehen. Daher kann der Fluss des Lötmaterials zu den distalen Endseiten des Rohres 20 durch die Nut 24 erschwert oder unterdrückt werden, selbst wenn das Lötmaterial von der Anschlussöffnung 11 in den Rohrverteiler 10 fließt und eine Lötmaterialströmung an der äußeren Randoberfläche des Rohres 20 auftritt. Folglich fließt das Lötmaterial nicht in die Stirnseite des Rohres 20 hinein, um die Wärmeträgerzirkulationsöffnungen 21 zu verschließen. Es ist möglich, Lötmaterial wirksam daran zu hindern, Wärmeträgerzirkulationsöffnungen 21 zuzusetzen. In diesem Fall wird die Nut 24, da die Nut 24 weiter auf der distalen Endseite des Rohres 20 als der Kantenabschnitt der Anschlussöffnung 11 auf der Innenseite des Rohrverteilers 10 angeordnet ist, nicht in dem Steg F eingebettet, der auf der inneren Oberflächenseite des Rohrverteilers 10 ausgebildet ist. Es ist möglich, die Funktion der Nut 24 zuverlässig aufrechtzuerhalten. Es ist zu beachten, dass die Druckfestigkeit des Rohres 20 in einem Abschnitt gefordert wird, der auf der Außenseite des Rohrverteilers 10 angeordnet ist. Da die Nut 24 des Rohres 20 jedoch auf der Innenseite des Rohrverteilers 10 angeordnet ist, wirkt sich eine Dickenabnahme in einem Abschnitt, in dem die Nut 24 vorgesehen ist, nicht auf die Druckfestigkeit des Rohres 20 aus.
In dem stranggepressten Rohr 20 sind Pressformlinien auf der Oberfläche des Rohres 20 durch das Strangpressen ausgebildet. Selbst wenn die Strömung von Lötmaterial in Längsrichtung des Rohres 20 durch die Pressformlinien begünstigt wird, kann jedoch die Strömung des Lötmaterials zu der distalen Endseite des Rohres 20 durch die Nut 24 erschwert oder unterdrückt werden. Dies ist außerordentlich vorteilhaft, wenn das stranggepresste Rohr 20 verwendet wird.
Wenn Kohlendioxid-Kühlmittel als Wärmeträger verwendet wird, wird das Rohr 20, dessen minimaler Wert der Breite, die durch die Mitte der Wärmeträgerzirkulationsöffnung 21 führt, kleiner als 1,6 mm ist, verwendet, um die Wandstärke des Rohres 20 zu vergrößern und die Druckfestigkeit sicherzustellen. Wie oben erläutert kann jedoch die Strömung des Lötmaterials zu der distalen Endseite des Rohres 20 erschwert oder unterdrückt werden. Dies ist außerordentlich vorteilhaft für den Wärmetauscher mit Kohlendioxid-Kühlmittel, in dem die Wärmeträgerzirkulationsöffnungen 21 klein sind und das Zusetzen durch Lötmaterial leicht verursacht werden kann.
Wenn das Rohr 20 aus dem flachen rohrartigen Bauteil 20' ausgebildet wird, in dem mehrere Abschnitte, die Rohre 20 werden, in Längsrichtung der Rohre kontinuierlich hintereinander ausgebildet sind, zum Beispiel, falls das rohrartige Bauteil 20' unter Verwendung einer Schneidklinge geschnitten wird, tritt in einigen Fällen ein Verstopfen in den Wärmeträgerzirkulationsöffnungen 21 durch Späne aufgrund des Schneiden auf oder die Wärmeträgerzirkulationsöffnungen 21 werden durch Druck in der Dickenrichtung des Rohres 20 durch die Schneid klingen gequetscht. In dieser Ausführungsform sind jedoch zerbrechliche Abschnitte 25, die sich in Breitenrichtung erstrecken, in der Dickenrichtung beider Oberflächen des rohrartigen Bauteils 20' ausgebildet. Das Rohr 20 wird durch ausüben einer Zugkraft in Längsrichtung auf das rohrartige Bauteil 20' ausgebildet, um das rohrartige Bauteil 20' an den zerbrechlichen Abschnitten 25 zu durchtrennen. Daher treten Späne und Druck in der Dickenrichtung des Rohres 20 beim Schneiden nicht auf. Dies ist außerordentlich effektiv, um das Zusetzen in den Wärmezirkulationsöffnungen 21 zu dem Zeitpunkt zu verhindern, wenn das Rohr 20 aus dem rohrartigen Bauteil 20' ausgebildet wird.
Ferner werden die Nuten 24 in dem rohrartigen Bauteil 20' gleichzeitig mit den zerbrechlichen Abschnitten 25 ausgebildet. Daher ist ein separater Prozess zur Ausbildung der Nuten 24 nicht erforderlich. Es ist möglich, eine Verbesserung der Produktivität zu erzielen.
In diesem Fall werden die zerbrechlichen Abschnitte 25 und die Nuten 24 gleichzeitig in dem rohrartigen Bauteil 20' ausgebildet, in dem die ersten Rollen 41 zur Ausbildung der kerbartigen zerbrechlichen Abschnitte 25 und die zweiten Rollen 42 zur Ausbildung der Nuten 24 in Presskontakt mit der Dickenrichtung beider Oberflächen des rohrartigen Bauteils 20' gebracht werden, während die ersten Rollen 41 und die zweiten Rollen 42 in der Breitenrichtung des rohrartigen Bauteils 20' bewegt werden. Daher ist es möglich, die zerbrechlichen Abschnitte 25 und die Nuten 24 effizient herzustellen. Dies ist außerordentlich vorteilhaft zur Verbesserung der Produktivität.
Es ist bei dieser Ausführungsform anzumerken, dass die Nut 24 an einer Stelle der Längsrichtung des Rohres 20 vorgesehen ist. Falls eine Vielzahl von Nuten 24 in einem Abstand voneinander in der Längsrichtung des Rohres 20 vorgesehen sind, kann jedoch in einer in 24 und 25 gezeigten zweiten Ausführungsform das Zusetzen der Wärmeträgerzirkulationsöffnungen 21 durch die Vielzahl der Nuten wirksamer verhindert werden. In diesem Fall sind wie in 25 gezeigt die Nuten 24 weiter an der distalen Endseite des Rohres 20 angeordnet als eine Position P einer geraden Linie (eine abwechselnd lang und kurz gestrichelte Linie in der Figur), die durch beide Enden der Anschlussöffnung 11 führt, die entlang der inneren Umfangsfläche des Rohrverteilers 10 gekrümmt sind. Es ist in 25 zu beachten, dass beide Nuten 24 weiter auf der distalen Endseite des Rohres 20 angeordnet sind als die gezeigte Position P. Solange jedoch zumindest eine vollständige Nut 24 weiter auf der distalen Endseite des Rohres 20 angeordnet ist als die Position P, muss die andere Nut 24 nicht immer vollständig weiter auf der distalen Endseite des Rohres 20 angeordnet sein als die Position P.
In dieser Ausführungsform sind die einander in Breitenrichtung nicht fortsetzenden Nuten 24 an beiden Enden des Rohres 20 gezeigt und jeweils in der Dickenrichtung beider Oberflächen des Rohres 20 angeordnet. Falls die Nut 24 jedoch wie in einer in 26 gezeigten dritten Ausführungsform ausgebildet ist, um in der Randrichtung des Rohres 20 fortgesetzt zu werden, kann das Zusetzen in den Wärmeträgerzirkulationsöffnungen 21 durch Lötmaterial durch die Nut 24 auch in der Breitenrichtung beider Endseiten des Rohres 20 verhindert werden. Es ist anzumerken, dass eine Vielzahl von Nuten 24, die in der Randrichtung des Rohres 20 fortgesetzt werden, auf diese Weise in Abständen in der Längsrichtung des Rohres 20 vorgesehen sein können.
Wenn die Nuten 24 wie oben beschrieben in der Randrichtung des Rohres 20 fortlaufend ausgebildet sind, wie in 27 bis 32 gezeigt, ist in dem konkaven Abschnitt 40a der Pressform 40 ein konvexer Abschnitt 40b vorgesehen. Fortlaufende Abschnitte 24a, die Endabschnitte der Nuten 24 in der Dickenrichtung beider Seiten des fortlaufenden Rohres erzeugen, werden durch den konvexen Abschnitt 40b gebildet, wenn die Pressform 40 gegen das rohrartige Bauteil 20' gedrückt wird. In diesem Fall sind konvexe Abschnitte 40b jeweils an Positionen vorgesehen, die den an den zwei Stellen des rohrartigen Bauteils 20' auszubildenden Nuten 24 entsprechen, und sind in gebogener Form entlang des Breitenrichtungs-Endabschnitts des rohrartigen Bauteils 20' ausgebildet.
Folglich werden, wenn die Pressformen 40 wie in 33 gezeigt gegen das rohrartige Bauteil 20' gedrückt werden, die fortlaufenden Abschnitte 24a, die die gleiche Querschnittsform wie die Nuten 24 haben, jeweils in der Dickenrichtung beider Endseiten des rohrartigen Bauteils 20' ausgebildet. Wenn die Nuten 24 jeweils in der Dickenrichtung beider Oberflächen des rohrartigen Bauteils 20' ausgebildet werden, indem die ersten und zweiten Roller 41 und 42 in Presskontakt mit dem rohrartige Bauteil 20' gebracht werden, während die ersten und zweiten Rollen 41 und 42 wie in 34 und 35 gezeigt von einer Endseite zu der anderen Endseite in Dickenrichtung des rohrartigen Bauteils 20' bewegt werden, wird die Nut 24 durch die fortlaufenden Abschnitte 24a in der Randrichtung des rohrartigen Bauteils 20' fortlaufend ausgebildet.
Auf diese Weise wird bei dieser Ausführungsform der konvexer Abschnitt 40b in dem konkaven Abschnitt 40a der Pressform 40 zur Ausbildung des Einsetzabschnitts 22 und des Stufenabschnitt 24 des Rohres 20 in dem rohrartigen Bauteil 20' vorgesehen. Die Nut 24, die der Randrichtung des Rohres 20 folgt, wird ausgebildet, in dem die fortlaufenden Abschnitte 24a durch den konvexen Abschnitt 40b ausgebildet werden, die bewirken, dass die Endabschnitte der Nuten 24 in der Dickenrichtung beider Oberflächen des Rohres 20 fortgeführt werden, wenn die Pressform 40 gegen das rohrartige Bauteil 20' gedrückt wird. Daher ist ein separater Vorgang zur Ausbildung der fortlaufenden Abschnitte 24a nicht erforderlich. Es ist möglich, die Nut 24, die in der Randrichtung des Rohres 20 fort läuft, effizient auszubilden.
Bezugszeichenliste

10: Rohrverteiler
11: Anschlussöffnung
20: Rohr
20': rohrartiges Bauteil
21: Wärmeträgerzirkulationsöffnung
24: Nut
24': durchgehender Abschnitt
25: zerbrechlicher Abschnitt
41: erste Rolle
42: zweite Rolle

Claims

Ein Wärmetauscher, der aufweist: einen in zylindrischer Form gebildeten Rohrverteiler zur Wärmeträgerzirkulation; und eine Vielzahl flacher Rohre zur Wärmeträgerzirkulation, die in einem Abstand voneinander in einer axialen Richtung des Rohrverteilers angeordnet sind, wobei eine Vielzahl von Wärmeträgerzirkulationsöffnungen an beiden Enden in einer Längsrichtung der Vielzahl flacher Rohre geöffnet sind, wobei Endabschnitte der Rohre jeweils in eine Vielzahl von Anschlussöffnungen, die an einer Seitenfläche des Rohrregisters vorgesehen sind, zu einer Innenseite des Rohrverteiler eingesetzt sind, und wobei das Rohrregister und die Rohre durch Löten verbunden sind, wobei eine Nut, die sich in einer Breitenrichtung des Rohres erstreckt, an einer äußeren Randoberfläche an Endabschnittsseiten der Rohre vorgesehen ist, und die Nut derart ausgebildet ist, dass sie weiter an einer distalen Endseite des Rohres angeordnet ist als ein Kantenabschnitt der Anschlussöffnung auf einer Innenoberfläche des Rohrregisters.
Der Wärmetauscher nach Anspruch 1, wobei das Rohr durch Strangpressen geformt ist.
Der Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein minimaler Wert der Breite des Rohres, die durch die Mitte der Wärmeträgerzirkulationsöffnung führt, kleiner als 1,6 mm ist.
Der Wärmetauscher nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Nut so ausgebildet ist, dass sie in einer Randrichtung des Rohres fortgesetzt wird.
Der Wärmetauscher nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, wobei eine Vielzahl von Nuten in den Rohren im Abstand in Längsrichtung des Rohres vorgesehen sind.
Ein Herstellungsverfahren für einen Wärmetauscher, der folgendes aufweist: einen in zylindrischer Form gebildeten Rohrverteiler zur Wärmeträgerzirkulation; und eine Vielzahl flacher Rohre zur Wärmeträgerzirkulation, die in einem Abstand voneinander in einer axialen Richtung des Rohrverteilers angeordnet sind, wobei eine Vielzahl von Wärmeträgerzirkulationsöffnungen an beiden Enden in einer Längsrichtung der Vielzahl flacher Rohre geöffnet sind, wobei Endabschnitte der Rohre jeweils in eine Vielzahl von Anschlussöffnungen, die an einer Seitenfläche des Rohrregisters vorgesehen sind, zu einer Innenseite des Rohrverteilers eingesetzt sind, und wobei das Rohrregister und die Rohre durch Löten verbunden sind, wobei das Herstellungsverfahren folgendes aufweist: Vorsehen einer Nut, die sich in einer Breitenrichtung des Rohres an äußeren Randoberflächen an Endabschnittsseiten des Rohres erstreckt; und Einsetzten von Endabschnitten der Rohre in die Anschlussöffnungen des Rohrregisters, so dass die Nut weiter an einer distalen Endseite des Rohres angeordnet ist als ein Kantenabschnitt der Anschlussöffnung auf einer Innenoberfläche des Rohrregisters und Verbinden des Rohrregisters und der Rohre durch Löten.
Das Herstellungsverfahren für den Wärmetauscher nach Anspruch 6, wobei ein durch Strangpressen geformtes Rohr als das Rohr verwendet wird.
Das Herstellungsverfahren für den Wärmetauscher nach Anspruch 6 oder 7, wobei ein Rohr, dessen minimaler Wert der Breite, die durch die Mitte der Wärmeträgerzirkulationsöffnung führt, kleiner als 1,6 mm ist, als das Rohr verwendet wird.
Das Herstellungsverfahren für den Wärmetauscher nach Anspruch 6, 7 oder 8, wobei ein Rohr verwendet wird, das so ausgebildet ist, dass sich die Nut in einer Randrichtung des Rohres fortsetzt.
Das Herstellungsverfahren für den Wärmetauscher nach Anspruch 6, 7, 8 oder 9, wobei eine Vielzahl von Nuten in den Rohren im Abstand in Längsrichtung des Rohres vorgesehen sind.
Das Herstellungsverfahren für den Wärmetauscher nach Anspruch 6, 7, 8, 9 oder 10, wobei zerbrechliche Abschnitte, die sich in der Breitenrichtung erstrecken, auf der Dickenrichtung beider Oberflächen eines flachen, rohrartigen Bauteils ausgebildet werden, in welchem eine Vielzahl von Abschnitten, die Rohre werden sollen, in Längsrichtung der Rohre kontinuierlich hintereinander ausgebildet sind, und wobei das Rohr gebildet wird, indem eine Zugkraft in Längsrichtung auf das rohrartige Bauteil ausgeübt wird und das rohrartige Bauteil an den zerbrechlichen Abschnitten durchtrennt wird.
Das Herstellungsverfahren für den Wärmetauscher nach Anspruch 11, wobei die Nut in dem rohrartigen Bauteil gleichzeitig mit den zerbrechlichen Abschnitten ausgebildet wird.
Das Herstellungsverfahren für den Wärmetauscher nach Anspruch 12, wobei die zerbrechlichen Abschnitte und die Nuten in dem rohrartigen Bauteil gleichzeitig ausgebildet werden, indem erste Rollen zur Ausbildung der zerbrechlichen Abschnitte in einer Ausschnittform und zweite Rollen zur Ausbildung der Nuten in Presskontakt mit der Dickenrichtung beider Oberflächen des rohrartigen Bauteils gebracht werden, während die ersten Rollen und die zweiten Rollen in der Breitenrichtung des rohrartigen Bauteils bewegt werden.
Das Herstellungsverfahren für den Wärmetauscher nach Anspruch 13, wobei eine Nut, die in einer Randrichtung des Rohres fortgesetzt wird, ausgebildet wird, indem auf der Breitenrichtung beider Endseiten des rohrartigen Bauteils fortlaufende Abschnitte ausgebildet werden, die bewirken, dass Endabschnitte der Nuten auf der Dickenrichtung beider Oberflächen des rohrartigen Bauteils fortlaufen.