DE112017001593T5

DE112017001593T5 - Wärmetauscher

Info

Publication number: DE112017001593T5
Application number: DE112017001593.6T
Authority: DE
Inventors: Kenji Nagoshi; Noriaki Yamamoto; Takahiro Oshiro; Kazuhiko Marumoto
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2016-03-28
Filing date: 2017-02-27
Publication date: 2018-12-27
Also published as: JP2017180857A; CN108885072A; CN108885072B; WO2017169411A1; JP6528283B2

Abstract

Ein Wärmetauscher nach einem ersten offenbarungsgemäßen Aspekt enthält einen Rippenplatten-Schichtkörper, Abschlussplatten sowie eine Zu- und Ablaufverrohrung, durch welche ein erstes Fluid hindurchfließt. Eine jede der Rippenplatten enthält zwei plattenförmige Elemente mit an gegenüberliegenden Stellen strömungspfadbildenden, eingesenkten Flächen, um den Strömungspfad durch die entsprechend eingesenkten Flächen der beiden gegenüberliegenden und aneinander befestigten, plattenförmigen Elemente auszugestalten. Eines der plattenförmigen Elemente ist an einer Position angeordnet, die jeweils einer der Abschlussplatten in dem Rippenplatten-Schichtkörper gegenüberliegt. Das eine plattenförmige Element, welches so angeordnet ist, dass es der Abschlussplatte gegenüberliegt, ist derart vorgesehen, dass eine Seite, welche die eingesenkte Fläche aufweist, mit der Abschlussplatte in Kontakt tritt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Wärmetauscher und betrifft im Besonderen einen Wärmetauscher mit geschichteten Rippenplatten, ausgestaltet durch schichtweises Anordnen von plattenförmigen Rippenplatten, in denen ein Kältemittel strömt.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Ein Wärmetauscher, bei welchem Wärmeenergien zwischen Fluiden, die unterschiedliche Wärmeenergien aufweisen, ausgetauscht werden, stehen bei zahlreichen Geräten im Einsatz. Weit verbreitet ist insbesondere ein Wärmetauscher mit geschichteten Rippenplatten, so etwa bei Klimageräten in der Haustechnik oder für Fahrzeuge, Computer, Elektrogeräte unterschiedlicher Art und dergleichen.
Der Wärmetauscher mit Rippenplatten in Schichtbauweise weist eine Form auf, bei welcher der Wärmeaustausch zwischen einem Fluid (einem Kältemittel), das in Strömungspfaden strömt, die in den plattenförmigen Rippenplatten ausgebildet sind, und einem Fluid (Luft), das zwischen den geschichtet angeordneten Rippenplatten strömt, erfolgt.
Auf einem Gebiet des oben beschriebenen Wärmetauschers mit Rippenplatten in Schichtbauweise sind verschiedene Ausgestaltungen vorgeschlagen worden, deren Zweck in einer Gewichtsverringerung, einer Größenreduzierung und einem hohen Wirkungsgrad des Wärmeaustauschs liegt (es sei hier z. B. auf PTL 1 und PTL 2 verwiesen).
Wie weiter oben beschrieben, steht auf dem Gebiet des Wärmetauschers mit Rippenplatten in Schichtbauweise eine Technik im Einsatz, bei welcher die Rippenplatten zum Zweck der Gewichtsverringerung, der Größenreduzierung und des hohen Wirkungsgrads aus einem Material mit geringer Dicke und hoher Wärmeleitfähigkeit gebildet sind. Darüber hinaus ist zur Erhöhung der Wärmeaustauschkapazität des Wärmetauschers eine Technik erwogen worden, bei welcher bewirkt wird, dass das Fluid (das Kältemittel) mit einem höheren Druck als bei herkömmlichen Wärmetauschern in den Strömungspfaden strömt, die in den Rippenplatten ausgebildet sind.
Auf dem Gebiet des Wärmetauschers ist das Ausbilden der Rippenplatten unter Verwendung des Materials mit geringer Dicke und hoher Wärmeleitfähigkeit im Hinblick auf die Gewichtsverringerung, die Größenreduzierung und den hohen Wirkungsgrad zwar vorteilhaft, es bestehen jedoch Bedenken, dass es dabei zu einem Problem bei der Betriebszuverlässigkeit kommen könnte. Insbesondere in dem Fall, in welchem eine Ausgestaltung vorgesehen ist, bei welcher bewirkt wird, dass das unter hohem Druck stehende Kältemittel durch die in den Rippenplatten ausgebildeten Strömungspfade strömt, steht zu befürchten, dass sich die Strömungspfade des Kältemittels in den Rippenplatten verformen und dass es zu Schwankungen bei der Strömungsrate und der Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels kommt, was zu einem Leistungsabfall des Wärmetauschers führt. Darüber hinaus ist in manchen Fällen insofern ein Problem aufgetreten, als Kältemittel aus den Kältemittelströmungspfaden in den Rippenplatten mit geringer Dicke austritt.
Liste der zitierten Dokumente
Patentliteratur

PTL 1: Japanisches Patent Nr.: 3965901
PTL 2: Japanische ungeprüfte Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 3192719

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Offenbarung zielt daher darauf ab, einen Wärmetauscher bereitzustellen, mit dem sich eine Gewichtsverringerung, eine Größenreduktion und ein hoher Wirkungsgrad des Wärmeaustauschs erzielen lässt und der mit hoher Zuverlässigkeit arbeitet, selbst wenn der Wärmetauscher eine Ausgestaltung aufweist, bei welcher ein in Strömung befindliches Kältemittel unter hohem Druck steht.
Ein Wärmetauscher gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung enthält einen Rippenplatten-Schichtkörper, bei dem eine Vielzahl von Rippenplatten mit jeweils einem Strömungspfad schichtweise angeordnet ist, wobei der Strömungspfad dafür ausgelegt ist, zu bewirken, dass ein erstes Fluid in dem Strömungspfad strömt, Abschlussplatten, die an beiden Enden in Schichtungsrichtung in dem Rippenplatten-Schichtkörper vorgesehen sind, sowie eine Zu- und Ablaufverrohrung, die mit den Abschlussplatten verbunden ist und durch welche das erste Fluid, das in dem Strömungspfad einer jeden der Rippenplatten in dem Rippenplatten-Schichtkörper strömt, hindurchfließt. Der Wärmetauscher bewirkt, dass ein zweites Fluid zwischen Schichten des Rippenplatten-Schichtkörpers hindurchströmt, und vollzieht dadurch einen Wärmeaustausch zwischen dem ersten Fluid und dem zweiten Fluid. Eine jede der Rippenplatten enthält zwei plattenförmige Elemente bzw. Bestandteile mit an gegenüberliegenden Stellen strömungspfadbildenden, eingesenkten Flächen, um den Strömungspfad durch die entsprechend eingesenkten Flächen der beiden gegenüberliegenden und aneinander befestigten, plattenförmigen Elemente auszugestalten. Eines der plattenförmigen Elemente ist an einer Position angeordnet, die jeweils einer der Abschlussplatten in dem Rippenplatten-Schichtkörper gegenüberliegt. Das eine plattenförmige Element, welches so angeordnet ist, dass es der Abschlussplatte gegenüberliegt, ist derart vorgesehen, dass eine Seite, welche die eingesenkte Fläche aufweist, mit der Abschlussplatte in Kontakt tritt.
Darüber hinaus umfasst ein Wärmetauscher gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung einen Rippenplatten-Schichtkörper, bei dem eine Vielzahl von Rippenplatten mit jeweils einem Strömungspfad schichtweise angeordnet ist, wobei der Strömungspfad dafür ausgelegt ist, zu bewirken, dass ein erstes Fluid in dem Strömungspfad strömt, Abschlussplatten, die an beiden Enden in Schichtungsrichtung in dem Rippenplatten-Schichtkörper vorgesehen sind, sowie eine Zu- und Ablaufverrohrung, die mit den Abschlussplatten verbunden ist und durch welche das erste Fluid, das in dem Strömungspfad einer jeden der Rippenplatten in dem Rippenplatten-Schichtkörper strömt, hindurchfließt. Der Wärmetauscher bewirkt, dass ein zweites Fluid zwischen Schichten des Rippenplatten-Schichtkörpers hindurchströmt, und vollzieht dadurch einen Wärmeaustausch zwischen dem ersten Fluid und dem zweiten Fluid. Eine jede der Rippenplatten enthält einen Strömungspfadbereich mit einer Vielzahl von geradlinigen Erstfluidströmungspfaden, so dass das erste Fluid parallel strömt, und einen Kopfteilbereich mit einem Kopfteil-Strömungspfad, welcher die Verbindung zwischen den entsprechenden geradlinigen Erstfluidströmungspfaden in dem Strömungspfadbereich und der Zu- und Ablaufverrohrung bildet. Eine jede der Abschlussplatten weist einen Vorsprungsabschnitt zur Strömungspfadabstützung auf und der Vorsprungsabschnitt zur Strömungspfadabstützung stößt an einer Außenwand des Strömungspfads in der Rippenplatte an, welche der Abschlussplatte gegenüberliegt.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann ein Wärmetauscher bereitgestellt werden, mit dem sich eine Gewichtsverringerung, eine Größenreduktion und ein hoher Wirkungsgrad erzielen lässt und der mit hoher Zuverlässigkeit arbeitet, selbst wenn der Wärmetauscher eine Ausgestaltung aufweist, bei welcher ein in Strömung befindliches Kältemittel unter hohem Druck steht.
Figurenliste

1 ist eine Perspektivansicht, die ein äußeres Erscheinungsbild eines offenbarungsgemäßen Rippenplattenwärmetauschers in Schichtbauweise zeigt.
2 ist eine Draufsicht, die eine Rippenplatte in dem Schichtbau-Rippenplattenwärmetauscher gemäß der vorliegenden, beispielhaften Ausführungsform zeigt.
3 ist eine auseinandergezogene Ansicht, in welcher ein Teil einer Ausgestaltung der Rippenplatte bei dem Schichtbau-Rippenplattenwärmetauscher der vorliegenden, beispielhaften Ausführungsform vergrößert ist.
4 ist eine Ansicht, die verschiedene Arten von Querschnittformen eines Kältemittelströmungspfads bei dem Schichtbau-Rippenplattenwärmetauscher gemäß der vorliegenden, beispielhaften Ausführungsform zeigt.
5 ist eine Draufsicht, die einen Teil der Rippenplatte in dem Rippenplatten-Schichtkörper bei dem Schichtbau-Rippenplattenwärmetauscher gemäß der vorliegenden, beispielhaften Ausführungsform zeigt.
6 ist eine Perspektivansicht, die einen Querschnitt zeigt, welcher sich ergibt, wenn der in 5 gezeigte Rippenplatten-Schichtkörper entlang einer Linie VI - VI geschnitten wird.
7 ist eine Querschnittsansicht, die einen Teil eines Kopfteilbereichs oder eines Kältemittelströmungspfads zeigt, der sich aus der Verarbeitung von Plattenelementen unterschiedlicher Dicke bei der vorliegenden, beispielhaften Ausführungsform ergibt.
8 ist eine Ansicht, die zeigt, dass verschiedene Rippenplatten schichtweise angeordnet werden, um den Rippenplatten-Schichtkörper in der vorliegenden, beispielhaften Ausführungsform zu gestalten.
9 ist eine Perspektivansicht, die einen Querschnitt zeigt, welcher sich ergibt, wenn der in 8 gezeigte Rippenplatten-Schichtkörper entlang einer Linie IX - IX geschnitten wird.
10 ist eine Perspektivansicht, die einen Zustand zeigt, in dem Positionierstifte in den Rippenplatten-Schichtkörper bei der vorliegenden, beispielhaften Ausführungsform eingepasst sind.
11 ist eine Ansicht, die einen vergrößerten Querschnitt des Rippenplatten-Schichtkörpers mit eingepassten Positionierstiften bei der vorliegenden, beispielhaften Ausführungsform zeigt.
12 ist eine Draufsicht auf eine Rippenplatte, die eine Modifikation der beispielhaften offenbarungsgemäßen Ausführungsform aufweist.
13 ist eine Draufsicht auf eine Rippenplatte, die eine Modifikation der beispielhaften offenbarungsgemäßen Ausführungsform aufweist.
14 ist eine Draufsicht auf eine Rippenplatte, die eine Modifikation der beispielhaften offenbarungsgemäßen Ausführungsform aufweist.
15 ist eine Perspektivansicht, die eine obere Abschlussplatte zeigt, welche an einem oberen Ende des Rippenplatten-Schichtkörpers bei der vorliegenden, beispielhaften Ausführungsform vorgesehen ist.
16 ist eine Perspektivansicht, die eine untere Abschlussplatte zeigt, welche an einem unteren Ende des Rippenplatten-Schichtkörpers bei der vorliegenden, beispielhaften Ausführungsform vorgesehen ist.
17 ist eine vergrößerte Perspektivansicht, welche den Kopfteilbereich und die obere Abschlussplatte des Rippenplatten-Schichtkörpers bei der vorliegenden, beispielhaften Ausführungsform zeigt.
18 ist eine vergrößerte Perspektivansicht, welche einen Verbindungszustand zwischen dem Rippenplatten-Schichtkörper und der unteren Abschlussplatte bei der vorliegenden, beispielhaften Ausführungsform zeigt.
19 ist eine vergrößerte Perspektivansicht, welche einen Verbindungszustand zwischen dem Rippenplatten-Schichtkörper und einer unteren Abschlussplatte zeigt und in der eine Modifikation der vorliegenden, beispielhaften Ausführungsform gemäß der vorliegenden Offenbarung gezeigt ist.
20 ist eine Draufsicht, die eine Oberseite der in 19 gezeigten, unteren Abschlussplatte zeigt.
21 ist eine vergrößerte Perspektivansicht, welche einen Verbindungszustand zwischen dem Rippenplatten-Schichtkörper und einer unteren Abschlussplatte zeigt und in der eine Modifikation der vorliegenden, beispielhaften Ausführungsform gemäß der vorliegenden Offenbarung gezeigt ist.
22A ist eine Draufsicht, welche die in 21 gezeigte, untere Abschlussplatte zeigt.
22B ist eine Seitenansicht, welche die in 21 gezeigte, untere Abschlussplatte zeigt.
23 ist eine vergrößerte Perspektivansicht, welche einen Verbindungszustand zwischen dem Rippenplatten-Schichtkörper und einer unteren Abschlussplatte zeigt und in der eine Modifikation der der vorliegenden, beispielhaften Ausführungsform gemäß der vorliegenden Offenbarung gezeigt ist.
24A ist eine Draufsicht, welche die in 23 gezeigte, untere Abschlussplatte zeigt.
24B ist eine Seitenansicht, welche die in 23 gezeigte, untere Abschlussplatte zeigt.
25 ist eine vergrößerte Perspektivansicht, welche einen Verbindungszustand zwischen dem Rippenplatten-Schichtkörper und einer unteren Abschlussplatte zeigt und in der eine Modifikation der vorliegenden, beispielhaften Ausführungsform gemäß der vorliegenden Offenbarung gezeigt ist.
26 ist eine Perspektivansicht des Rippenplatten-Schichtkörpers, die eine Modifikation der beispielhaften offenbarungsgemäßen Ausführungsform aufweist.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORM
Ein Wärmetauscher gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung enthält einen Rippenplatten-Schichtkörper, bei dem eine Vielzahl von Rippenplatten mit jeweils einem Strömungspfad schichtweise angeordnet ist, wobei der Strömungspfad dafür ausgelegt ist, zu bewirken, dass ein erstes Fluid in dem Strömungspfad strömt, Abschlussplatten, die an beiden Enden in Schichtungsrichtung in dem Rippenplatten-Schichtkörper vorgesehen sind, sowie eine Zu- und Ablaufverrohrung, die mit den Abschlussplatten verbunden ist und durch welche das erste Fluid, das in dem Strömungspfad einer jeden der Rippenplatten in dem Rippenplatten-Schichtkörper strömt, hindurchfließt. Der Wärmetauscher bewirkt, dass ein zweites Fluid zwischen Schichten des Rippenplatten-Schichtkörpers hindurchströmt, und vollzieht dadurch einen Wärmeaustausch zwischen dem ersten Fluid und dem zweiten Fluid. Eine jede der Rippenplatten weist zwei plattenförmige Elemente mit an gegenüberliegenden Stellen strömungspfadbildenden, eingesenkten Flächen auf, um den Strömungspfad durch die entsprechend eingesenkten Flächen der beiden gegenüberliegenden und aneinander befestigten, plattenförmigen Elemente auszugestalten. Eines der plattenförmigen Elemente ist an einer Position angeordnet, die jeweils einer der Abschlussplatten in dem Rippenplatten-Schichtkörper gegenüberliegt. Das eine plattenförmige Element, welches so angeordnet ist, dass es der Abschlussplatte gegenüberliegt, ist derart vorgesehen, dass eine Seite, welche die eingesenkte Fläche aufweist, mit der Abschlussplatte in Kontakt tritt.
Bei dem Wärmetauscher gemäß einem zweiten offenbarungsgemäßen Aspekt kann eine jede der Abschlussplatten in dem ersten Aspekt einen Vorsprungsabschnitt aufweisen, welcher zumindest einem Teil der eingesenkten Fläche des der Abschlussplatte gegenüberliegenden Plattenelements entspricht, und der Vorsprungsabschnitt der Abschlussplatte kann mit zumindest einem Teil der eingesenkten Fläche des einen plattenförmigen Elements in Kontakt treten.
Bei dem Wärmetauscher gemäß einem dritten offenbarungsgemäßen Aspekt kann in dem ersten Aspekt eine jede der Abschlussplatten eine eingesenkte Oberflächenform aufweisen, welche einer Form der eingesenkten Fläche des der Abschlussplatte gegenüberliegenden Plattenelements entspricht, und können die eingesenkte Oberflächenform der Abschlussplatte und die eingesenkte Fläche des einen plattenförmigen Elements den Strömungspfad ausgestalten, in welchem das erste Fluid strömt.
Bei dem Wärmetauscher gemäß einem vierten offenbarungsgemäßen Aspekt kann ein jedes der zwei plattenförmigen Elemente, welche die Rippenplatte in dem ersten Aspekt ausgestalten, enthalten: einen Strömungspfadbereich mit einer Vielzahl von Einsenkungsabschnitten für Erstfluidströmungspfade, die dafür ausgelegt sind, geradlinige, erste Fluidströmungspfade auszubilden, in denen das erste Fluid parallel strömt, und einen Kopfteilbereich mit einem Einsenkungsabschnitt für den Kopfteil-Strömungspfad, welcher dafür ausgelegt ist, einen Kopfteil-Strömungspfad auszubilden, der die Verbindung zwischen den geradlinigen Erstfluidströmungspfaden und der Zu- und Ablaufverrohrung bildet. Die Abschlussplatte kann einen Abschlussplatten-Vorsprungsabschnitt aufweisen, welcher dem Einsenkungsabschnitt für den Kopfteil-Strömungspfad entspricht, der in dem Kopfteil-Strömungspfad im Kopfteilbereich des einen der Abschlussplatte gegenüberliegenden Plattenelements ausgebildet ist, und der Abschlussplatten-Vorsprungsabschnitt kann mit dem Einsenkungsabschnitt für den Kopfteil-Strömungspfad in Kontakt treten.
Bei dem Wärmetauscher gemäß einem fünften offenbarungsgemäßen Aspekt kann ein jedes der zwei plattenförmigen Elemente, welche die Rippenplatte in dem ersten Aspekt ausgestalten, enthalten: einen Strömungspfadbereich mit einer Vielzahl von Einsenkungsabschnitten für Erstfluidströmungspfade, die dafür ausgelegt sind, geradlinige, erste Fluidströmungspfade auszubilden, in denen das erste Fluid parallel strömt, und einen Kopfteilbereich mit einem Einsenkungsabschnitt für den Kopfteil-Strömungspfad, der dafür ausgelegt ist, einen Kopfteil-Strömungspfad auszubilden, welcher die Verbindung zwischen den geradlinigen Erstfluidströmungspfaden und der Zu- und Ablaufverrohrung bildet. Die Abschlussplatte kann einen Strömungspfadbereich und einen Kopfteilbereich mit einer Ausgestaltung aufweisen, die einer Ausgestaltung des einen der Abschlussplatte gegenüberliegenden plattenförmigen Elements gleicht.
Bei dem Wärmetauscher nach einem sechsten offenbarungsgemäßen Aspekt können bei der Rippenplatte gemäß dem vierten oder fünften Aspekt die Kopfteilbereiche auf beiden Seiten vorgesehen sein und können die Kopfteil-Strömungspfade in den Kopfteilbereichen auf beiden Seiten eine symmetrische Form aufweisen.
Bei dem Wärmetauscher nach einem siebten offenbarungsgemäßen Aspekt kann bei der Rippenplatte gemäß dem vierten oder fünften Aspekt der Kopfteilbereich auf einer Stirnseite vorgesehen sein und kann die Zu- und Ablaufverrohrung an einer Stelle vorgesehen sein, die dem Kopfteilbereich entspricht.
Ein Wärmetauscher nach einem achten offenbarungsgemäßen Aspekt kann einen Rippenplatten-Schichtkörper enthalten, bei dem eine Vielzahl von Rippenplatten mit jeweils einem Strömungspfad schichtweise angeordnet ist, wobei der Strömungspfad dafür ausgelegt ist, zu bewirken, dass ein erstes Fluid in dem Strömungspfad strömt, Abschlussplatten, die an beiden Enden in Schichtungsrichtung in dem Rippenplatten-Schichtkörper vorgesehen sind, sowie eine Zu- und Ablaufverrohrung, die mit den Abschlussplatten verbunden ist und durch welche das erste Fluid, das in dem Strömungspfad einer jeden der Rippenplatten in dem Rippenplatten-Schichtkörper strömt, hindurchfließt. Der Wärmetauscher bewirkt, dass ein zweites Fluid zwischen Schichten des Rippenplatten-Schichtkörpers hindurchströmt, und vollzieht dadurch einen Wärmeaustausch zwischen dem ersten Fluid und dem zweiten Fluid. Eine jede der Rippenplatten enthält einen Strömungspfadbereich mit einer Vielzahl von geradlinigen Erstfluidströmungspfaden, so dass das erste Fluid parallel strömt, und einen Kopfteilbereich mit einem Kopfteil-Strömungspfad, welcher die Verbindung zwischen den entsprechenden geradlinigen Erstfluidströmungspfaden in dem Strömungspfadbereich und der Zu- und Ablaufverrohrung bildet. Eine jede der Abschlussplatten kann einen Vorsprungsabschnitt zur Strömungspfadabstützung aufweisen und der Vorsprungsabschnitt zur Strömungspfadabstützung kann an einer Außenwand des Strömungspfads in der Rippenplatte anstoßen, welche der Abschlussplatte gegenüberliegt.
Bei dem Wärmetauscher nach einem neunten offenbarungsgemäßen Aspekt kann der Vorsprungsabschnitt zur Strömungspfadabstützung der Abschlussplatte gemäß dem achten Aspekt eine geradlinige Gratform entlang den geradlinigen Erstfluidströmungspfaden aufweisen.
Bei dem Wärmetauscher nach einem zehnten offenbarungsgemäßen Aspekt kann es sich bei dem Vorsprungsabschnitt zur Strömungspfadabstützung der Abschlussplatte bei dem achten Aspekt um eine Vielzahl von Vorsprüngen handeln, die entlang einer Strömungsrichtung des zweiten Fluids angeordnet sind.
Der Wärmetauscher nach einem elften offenbarungsgemäßen Aspekt kann ferner in irgendeinem aus dem achten bis zehnten Aspekt Seitenplatten enthalten, die dafür ausgelegt sind, die beiden Abschlussplatten auf beiden Seiten in einer senkrecht zu der Schichtungsrichtung verlaufenden Richtung sandwichartig zu umgeben, wobei die beiden Abschlussplatten an beiden Enden in der Schichtungsrichtung des Rippenplatten-Schichtkörpers vorgesehen sind.
Bei dem Wärmetauscher nach einem zwölften offenbarungsgemäßen Aspekt können bei der Rippenplatte gemäß einem aus dem achten bis elften Aspekt die Kopfteilbereiche auf beiden Seiten vorgesehen sein und können die Kopfteil-Strömungspfade in den Kopfteilbereichen auf beiden Seiten eine symmetrische Form aufweisen.
Bei dem Wärmetauscher nach einem dreizehnten offenbarungsgemäßen Aspekt kann bei der Rippenplatte gemäß irgendeinem aus dem achten bis elften Aspekt der Kopfteilbereich auf einer Stirnseite vorgesehen sein und kann die Zu- und Ablaufverrohrung an einer Stelle vorgesehen sein, die dem Kopfteilbereich entspricht.
Im Folgenden wird als eine beispielhafte Ausführungsform des offenbarungsgemäßen Wärmetauschers ein Rippenplattenwärmetauscher in Schichtbauweise unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Der offenbarungsgemäße Wärmetauscher ist nicht auf eine Ausgestaltung des in der folgenden Ausführungsform beschriebenen Schichtbau-Rippenplattenwärmetauschers beschränkt, sondern ist darin auch eine Ausgestaltung eines Wärmetauschers miteingeschlossen, welcher der in der folgenden Ausführungsform beschriebenen technischen Idee entspricht. Die weiter unten beschriebene, beispielhafte Ausführungsform veranschaulicht ein Beispiel der vorliegenden Offenbarung und Ausgestaltungen, Funktionen, Betriebsweisen und dergleichen, die in der beispielhaften Ausführungsform beschrieben sind, stellen Beispiele dar und schränken die vorliegende Offenbarung nicht ein. Im Übrigen sind hinsichtlich der Konstruktionselemente in der nachfolgenden beispielhaften Ausführungsform jene Konstruktionselemente, die nicht in dem unabhängigen Anspruch beschrieben sind, welcher das breiteste Konzept angibt, als optionale Konstruktionselemente beschrieben.
1 ist eine Perspektivansicht, die ein äußeres Erscheinungsbild eines Rippenplattenwärmetauschers in Schichtbauweise (nachfolgend der Einfachheit halber bezeichnet als Wärmetauscher) 1 gemäß der vorliegenden, beispielhaften Ausführungsform zeigt. Wie in 1 gezeigt, weist der Wärmetauscher 1 gemäß der vorliegenden, beispielhaften Ausführungsform auf: ein Zulaufrohr (Einlasskopfteil) 4, durch welches ein Kältemittel, das ein erstes Fluid darstellt, zugeführt wird, einen Rippenplatten-Schichtkörper 2, der durch schichtweises Anordnen einer Vielzahl von Rippenplatten 2a ausgestaltet bzw. gebildet ist, von denen eine jede eine rechteckige Plattenform aufweist, und ein Ablaufrohr (Auslasskopfteil) 5, durch welches das Kältemittel abgeführt wird, nachdem es durch einen in einer jeden der Rippenplatten 2a ausgebildeten Strömungspfad hindurchgeströmt ist. In der vorliegenden, beispielhaften Ausführungsform werden das Zulaufrohr 4 und das Ablaufrohr 5 kollektiv als Zu- und Ablaufverrohrung bezeichnet.
Darüber hinaus sind an beiden Enden in einer Schichtungsrichtung des Rippenplatten-Schichtkörpers 2, der durch schichtweises Anordnen der Vielzahl von Rippenplatten 2a ausgestaltet ist, (an einem oberen und einem unteren Ende) Abschlussplatten 3a, 3b vorgesehen, die in der Draufsicht im Wesentlichen dieselbe Form wie die rechteckigen Rippenplatten 2a aufweisen. Die Abschlussplatten 3a, 3b sind jeweils aus einem Steifigkeit aufweisenden Plattenmaterial gebildet und werden beispielsweise einer Metallbearbeitung unterzogen, indem ein Metallmaterial wie etwa Aluminium, eine Aluminiumlegierung, Edelstahl oder dergleichen zu deren Formung geschliffen werden. Die Abschlussplatten 3a, 3b sind derart angeordnet, dass sie die schichtweise angeordneten Rippenplatten 2a sandwichartig von oben und von unten umgeben, und dass zuverlässig ein vorbestimmter Spalt zwischen den schichtweise angeordneten Rippenplatten 2a eingehalten wird.
Bei der vorliegenden, beispielhaften Ausführungsform handelt es sich bei der Schichtungsrichtung des Rippenplatten-Schichtkörpers 2 um eine vertikale Richtung und sind die Zu- und Ablaufverrohrung 4, 5 in der oberen Abschlussplatte 3a vorgesehen, die an dem oberen Ende des Rippenplatten-Schichtkörpers 2 angeordnet ist. In der oberen Abschlussplatte 3a sind das Zulaufrohr 4 und das Ablaufrohr 5 nahe bei Endabschnitten auf beiden Seiten in Längsrichtung des Rippenplatten-Schichtkörpers 2 vorgesehen. Demgemäß strömt das Kältemittel als erstes Fluid aus dem Zulaufrohr 4 in horizontaler Richtung in eine Vielzahl von Strömungspfaden, die im Inneren einer jeden der Rippenplatten 2a ausgebildet sind, und wird über das Ablaufrohr 5 abgeführt.
Bei dem Wärmetauscher 1 gemäß der vorliegenden, beispielhaften Ausführungsform, die, wie oben dargelegt, ausgestaltet ist, strömt das Kältemittel als erstes Fluid parallel in Längsrichtung in der Vielzahl der Strömungspfade im Inneren einer jeden der Rippenplatten 2a des Rippenplatten-Schichtkörpers 2. Andererseits strömt Luft, welche ein zweites Fluid darstellt, durch Spalten, die zwischen Schichten von Rippenplatten 2a in dem Rippenplatten-Schichtkörper 2 ausgebildet sind. Der wie oben ausgelegte Wärmetauscher 1 vollzieht einen Wärmeaustausch zwischen dem ersten Fluid und dem zweiten Fluid in dem Rippenplatten-Schichtkörper 2.
Der Rippenplatten-Schichtkörper 2 in dem Wärmetauscher 1 gemäß der vorliegenden, beispielhaften Ausführungsform wird durch schichtweises Anordnen von Rippenplatten 2a (6, 7) mit zwei Arten von Strömungspfadausgestaltungen gebildet. Zwei Arten von Rippenplatten 2a, d. h. die ersten Rippenplatten 6 und die zweiten Rippenplatten 7 sind in abwechselnder Reihenfolge in dem Rippenplatten-Schichtkörper 2 angeordnet.
Zunächst werden die in dem Wärmetauscher 1 gemäß der vorliegenden, beispielhaften Ausführungsform verwendeten, ersten Rippenplatten 6 beschrieben. 2 ist eine Draufsicht, welche die erste Rippenplatte 6 zeigt. Wie in 2 gezeigt, weist die erste Rippenplatte 6 die Kopfteilbereiche H, die an beiden Enden in der Längsrichtung ausgebildet sind, und den Strömungspfadbereich P, der zwischen den Kopfteilbereichen H an den beiden Seiten ausgebildet ist, auf.
In einem jeden der Kopfteilbereiche H, die auf beiden Seiten der ersten Rippenplatte 6 ausgebildet sind, ist die Kopfteilöffnung 8 ausgebildet, in welcher das von dem Zulaufrohr 4 kommende Kältemittel bzw. das in das Ablaufrohr 5 fließende Kältemittel strömt. Außerdem ist in einem jeden der Kopfteilbereiche H der Kopfteil-Strömungspfad 10 ausgebildet, in welchem das von der Kopfteilöffnung 8 kommende Kältemittel bzw. das in die Kopfteilöffnung 8 fließende Kältemittel strömt, und weisen die an beiden Seiten der ersten Rippenplatte 6 ausgebildeten Kopfteil-Strömungspfade 10 eine symmetrische Form auf. Bei der vorliegenden, beispielhaften Ausführungsform weisen die an beiden Seiten der ersten Rippenplatte 6 vorgesehenen Kopfteil-Strömungspfade 10 eine punktsymmetrische Form auf, wobei, wie weiter unten noch beschrieben, der in Draufsicht gesehene Mittelpunkt der ersten Rippenplatte 6 das Symmetriezentrum bildet.
Bei der ersten Rippenplatte 6 ist in dem Strömungspfadbereich P, der zwischen den an beiden Seiten befindlichen Kopfteilbereichen H gebildet ist, eine Vielzahl von Kältemittelströmungspfaden (ersten Fluidströmungspfaden) 11 ausgebildet, um zu bewirken, dass das Kältemittel von dem Zulaufrohr 4 zu dem Ablaufrohr 5 strömt. Die Kältemittelströmungspfade 11 sind parallel zueinander in Längsrichtung ausgebildet, und kommunizieren auf beiden Seiten mit den Kopfteil-Strömungspfaden 10 in den Kopfteilbereichen H.
Wie in 2 gezeigt, ist eine jede der Kopfteilöffnungen 8, bei denen es sich um kreisrunde Durchgangslöcher handelt, im Wesentlichen auf beiden Seiten in einem Mittelpunkt eines jeden der Kopfteilbereiche H ausgebildet und ist ein jeder der Kopfteil-Strömungspfade 10, in denen das Kältemittel strömt, um die Kopfteilöffnung 8 herum ausgebildet. Der Kopfteil-Strömungspfad 10 umfasst den Außenumfangs-Strömungspfad 10a, welcher derart geformt ist, dass er eine vertikale Ausbuchtung in den Außenumfang der Kopfteilöffnung 8 hinein bildet, wobei sich ein Umlauf-Strömungspfad 10b ein kurzes Stück von einer Seite des Strömungspfadbereichs P (einer Mittenseite der ersten Rippenplatte 6) aus in den Außenumfangs-Strömungspfad 10a hinein erstreckt und ein Mehrzweig-Strömungspfad 10c diesen Umlauf-Strömungspfad 10b mit entsprechenden Kältemittelströmungspfaden 11 in dem Strömungspfadbereich P verbindet. Die Kopfteil-Strömungspfade 10, die an beiden Seiten der ersten Rippenplatte 6 ausgebildet sind, weisen eine symmetrische Form auf. So erstreckt sich beispielsweise der Umlauf-Strömungspfad 10b des in 2 gezeigten linken Kopfteil-Strömungspfads 10 von einer dem Strömungspfadbereich P zugewandten Seite des Außenumfangs-Strömungspfads 10a aus in die eine kurze Ausdehnungsrichtung (in Aufwärtsrichtung gemäß 2), während sich der Umlauf-Strömungspfad 10b des rechten Kopfteil-Strömungspfads 10 von der dem Strömungspfadbereich P zugewandten Seite des Außenumfangs-Strömungspfads 10a aus in die andere kurze Ausdehnungsrichtung (in Abwärtsrichtung gemäß 2) erstreckt. Die an den beiden Seiten der ersten Rippenplatte 6 vorgesehenen Kopfteil-Strömungspfade 10 weisen nämlich eine punktsymmetrische Form auf, wobei der in Draufsicht gesehene Mittelpunkt der ersten Rippenplatte 6 das Symmetriezentrum bildet.
In jedem der Kopfteil-Strömungspfade 10 ist der Umlauf-Strömungspfad 10b, der sich in die kurze Ausdehnungsrichtung der Rippenplatte 6 erstreckt, mit dem Mehrzweig-Strömungspfad 10c verbunden, welcher in die Vielzahl der parallel in dem Strömungspfadbereich P verlaufenden Kältemittelströmungspfaden 11 verzweigt und mit diesen kommuniziert. Eine Stelle, an welcher der Umlauf-Strömungspfad 10b mit dem Mehrzweig-Strömungspfad 10c verbunden ist, befindet sich auf einer Strömungspfadverlängerung des Kältemittelströmungspfads 11 an einem äußersten Endabschnitt in der kurzen Ausdehnungsrichtung der ersten Rippenplatte 6. Demgemäß ist, wie in 2 gezeigt, ein jeder der Kopfteil-Strömungspfade 10 durch den Umlauf-Strömungspfad 10b, der sich von dem Außenumfangs-Strömungspfad 10a und dem Mehrzweig-Strömungspfad 10c aus erstreckt, in einer U-Form ausgebildet und so ausgebildet, dass er durch den Umlauf-Strömungspfad 10b und den Mehrzweig-Strömungspfad 10c umgeklappt bzw. zurückgeklappt wird. Die Umlauf-Strömungspfade 10b und die Mehrzweig-Strömungspfade 10c auf beiden Seiten der ersten Rippenplatte 6 weisen nämlich eine punktsymmetrische Form auf, wobei der in Draufsicht gesehene Mittelpunkt der ersten Rippenplatte 6 das Symmetriezentrum bildet. In dem auf diese Weise ausgelegten Kopfteil-Strömungspfad 10 wird das Kältemittel, nachdem es durch den Umlauf-Strömungspfad 10b hindurchgeströmt ist, in weiterer Folge bzw. aufeinanderfolgend in die Kältemittelströmungspfade 11 geleitet, die von dem äußersten Endbereich des Kältemittelströmungspfads 11 in der kurzen Ausdehnungsrichtung der ersten Rippenplatte 6 aus zueinander parallel verlaufend vorgesehen sind.
Wie in 2 gezeigt, ist in dem Strömungspfadbereich P in vorbestimmten Intervallen benachbart zu den Kältemittelströmungspfaden 11 eine Vielzahl von Vorsprüngen 12 (erste Dübel oder Stifte bzw. Vorsprünge: 12a, zweite Dübel oder Stifte bzw. Vorsprünge: 12b) ausgebildet. Diese Vorsprünge 12 (12a, 12b) weisen zweierlei Arten von Formen auf (die sich insbesondere in der Vorsprungslänge unterscheiden). Bei den ersten Stiften 12a handelt es sich um Strömungspfadbereichs-Stützabschnitte, die in einem Randabschnitt (einem unteren Randabschnitt in 2) des Strömungspfadbereichs P vorstehen. Die ersten Stifte 12a sind derart ausgelegt, dass sie an dem Randabschnitt des Strömungspfadbereichs P in der in Schichtungsrichtung in dem Rippenplatten-Schichtkörper 2 benachbarten Rippenplatte 2a anstoßen. Auf diese Weise lässt sich durch die ersten Stifte 12a, die an dem Randabschnitt des Strömungspfadbereichs P in der benachbarten Rippenplatte 2a anstoßen, einen Abstand zwischen den Schichten von benachbarten Rippenplatten 2a auf zuverlässige Weise auf eine vorbestimmte Länge einstellen.
Bei den zweiten Stiften 12b handelt es sich um Strömungspfad-Stützabschnitte, die in vorbestimmten Intervallen zwischen den Strömungspfaden der parallel zueinander in dem Strömungspfadbereich P vorgesehenen Kältemittelströmungspfade 11 angeordnet sind. In der vorliegenden, beispielhaften Ausführungsform sind die zweiten Stifte 12b derart eingerichtet, dass sie zusammen mit den ersten Stiften 12a nebeneinander entlang einer Strömungsrichtung des zweiten Fluids (der Luft) angeordnet sind. Die zweiten Stifte 12b sind derart angeordnet, dass sie den Kältemittelströmungspfaden 11 in der in Schichtungsrichtung in dem Rippenplatten-Schichtkörper 2 benachbarten Rippenplatte 2a gegenüberliegen und an den Rohrwänden (Außenwänden) der Kältemittelströmungspfade 11 in der benachbarten Rippenplatte 2a anstoßen. Auf diese Weise lässt sich, da die zweiten Stifte 12b an den Außenwänden der Kältemittelströmungspfade 11 der benachbarten Rippenplatte 2a anstoßen, ein Spalt zwischen der benachbarten Rippenplatte 2a und dem Kältemittelströmungspfad 11 auf zuverlässige Weise auf eine vorbestimmte Länge einstellen.
Die ersten Stifte 12a und die zweiten Stifte 12b können in einer Zickzackanordnung in der Strömungsrichtung des zweiten Fluids (der Luft: B in 2), das zwischen den Schichten der Rippenplatten-Schichtkörper 2 hindurchströmt, angeordnet sein und zumindest die zweiten Stifte 12b können in einer Zickzackanordnung in der Strömungsrichtung des zweiten Fluids angeordnet sein. Durch eine derartige Ausgestaltung erfährt das zweite Fluid, das zwischen den Schichten des Rippenplatten-Schichtkörpers 2 hindurchströmt, eine Turbulenz und wird die Strömung sichergestellt, so dass sich die Wärmeleitfähigkeit erhöht.
Außerdem sind in der ersten Rippenplatte 6 in einem jeden der Kopfteilbereiche H zwei Positionierlöcher 13 ausgebildet, bei denen es sich um Durchgangslöcher zum Zweck der Positionierung handelt. Die Positionierlöcher 13 dienen als Positionierlöcher, wenn die Vielzahl von Rippenplatten 2a (6, 7) schichtweise angeordnet sind, und Positionierstifte werden in die Positionierlöcher 13 eingepasst, um eine Schichtungsposition in Bezug auf die anderen Rippenplatten 2a mit hoher Genauigkeit einzuhalten. Was die Positionierstifte betrifft, kann eine Ausgestaltung zum Einsatz kommen, bei der die Positionierstifte in ihrem in die Positionierlöcher eingesetzten Zustand befestigt bzw. gebondet werden, wodurch sich die Strukturfestigkeit des Wärmetauschers verbessern lässt. Andererseits kann eine Ausgestaltung zum Einsatz kommen, bei welcher die Positionierstifte zum Schluss im Hinblick auf eine Gewichtsverringerung des Wärmetauschers oder dergleichen aus dem Wärmetauscher herausgezogen werden.
Außerdem ist in einem Außenumfangsbereich eines jeden der Positionierlöcher 13 ein sich vertikal ausbuchtender Positionier-Außenumfangsabschnitt 13a ausgebildet. Dieser Positionier-Außenumfangsabschnitt 13a ist in einem Raum ausgebildet, der sich von den Strömungspfaden unterscheidet, in denen das Kältemittel strömt. Die Positionier-Außenumfangsabschnitte 13a dienen als Kopfteilbereichs-Stützabschnitte, die zwischen benachbarten Rippenplatten 2a (6, 7) in der Schichtungsrichtung anstoßen, um eine Kopfteilbereichs-Stützfunktion anzunehmen, die darin besteht, ein vorbestimmtes Intervall zwischen in Schichtungsrichtung benachbarten Rippenplatten 2a einzuhalten.
Der Kopfteil-Strömungspfad 10 (10a, 10b, 10c) und die um die Positionierlöcher 13 herum ausgebildeten Positionier-Außenumfangsabschnitte 13a, die in einem jeden der Kopfteilbereiche H ausgebildet sind, sind derart ausgebildet, dass sie mit einer vorbestimmten Höhe an einer Oberseite und/oder einer Unterseite der ersten Rippenplatte 6 vorstehen. Die vorstehenden Oberflächen (eine obere Stirnfläche und eine untere Stirnfläche) in dem Kopfteil-Strömungspfad 10 (10a, 10b, 10c) und die Positionier-Außenumfangsabschnitte 13a sind als flache bzw. ebene Oberflächen ausgeformt. Demgemäß weisen in dem Kopfteil-Strömungspfad 10 (10a, 10b, 10c) in Bezug auf eine vertikale Querschnittform senkrecht zu der Strömungsrichtung die vorstehenden Abschnitte (ein oberer Endabschnitt und ein unterer Endabschnitt) jeweils eine flache bzw. ebene rechteckige Form auf.
In der vorliegenden, beispielhaften Ausführungsform sind der Kopfteil-Strömungspfad 10 und die Positionier-Außenumfangsabschnitte 13a so ausgebildet, dass deren Höhe eine halbe Höhe (1/2 Steigung) des Spalts (des Abstands) zwischen zueinander in Schichtungsrichtung innerhalb des Rippenplatten-Schichtkörpers 2 benachbarten Rippenplatten 2a beträgt. Daher stoßen in den Kopfteilbereichen H der in Schichtungsrichtung benachbarten Rippenplatte 2a die Rohrwand (die Außenwand) des Kopfteil-Strömungspfads 10 und der Positionier-Außenumfangsabschnitt 13a jeweils an der Rohrwand (der Außenwand) des gegenüberliegenden Kopfteil-Strömungspfads 10 und des gegenüberliegenden Positionier-Außenumfangsabschnitts 13a an. Da es sich bei den aneinander liegenden Außenwänden der Kopfteil-Strömungspfade 10 um flache bzw. ebene Oberflächen handelt, können diese Oberflächen zuverlässig miteinander verbunden werden, etwa durch Verlöten oder dergleichen. Demgemäß befinden sich die Kopfteilbereiche H entsprechender Rippenplatten 2a in dem Rippenplatten-Schichtkörper 2 in einem schichtweise angeordneten Zustand mit vorab eingestellten, vorbestimmten Intervallen.
3 ist eine auseinandergezogene Ansicht, in welcher ein Teil einer Ausgestaltung der ersten Rippenplatte 6 in dem Rippenplatten-Schichtkörper 2 vergrößert ist. Die erste Rippenplatte 6 ist aus einer Metallplatte aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung, Edelstahl und dergleichen ausgebildet. Die zweiten Rippenplatten 7 in dem Rippenplatten-Schichtkörper 2, die abwechselnd mit den ersten Rippenplatten 6 geschichtet sind, sind ebenfalls aus demselben Material wie die ersten Rippenplatten 6 ausgebildet.
Wie in 3 gezeigt, wird die erste Rippenplatte 6 ausgebildet, indem das erste plattenförmige Element 6a, das gewonnen wird, indem ein Plattenelement mit zumindest einer als Kernmaterial ausgebildeten Lötmaterialschicht einer Pressbearbeitung unterzogen wird, und das zweite plattenförmige Element 6b, das gewonnen wird, indem ein Plattenmaterial derselben Ausgestaltung einer Pressbearbeitung unterzogen wird, aneinander zum Anhaften bzw. Ankleben gebracht werden. In dem ersten plattenförmigen Element 6a und dem zweiten plattenförmigen Element 6b sind der Kopfteil-Strömungspfad 10 und die Positionier-Außenumfangsabschnitte 13a um die Positionierlöcher 13 in dem Kopfteilbereich H ausgebildet und werden die Kältemittelströmungspfade 11 und die Vorsprünge 12 (die ersten Stifte 12a und die zweiten Stifte 12b) in dem Strömungspfadbereich P einer Pressbearbeitung unterzogen und dadurch in die entsprechenden, oben beschriebenen Formen gebracht.
Wie vorstehend beschrieben, sind die Kopfteil-Strömungspfade 10, die jeweils aus dem in dem Kopfteilbereich H ausgebildeten Außenumfangs-Strömungspfad 10a, dem Umlauf-Strömungspfad 10b und dem Mehrzweig-Strömungspfad 10c ausgestaltet sind, und die um die Positionierlöcher 13 herum ausgebildeten Positionier-Außenumfangsabschnitte 13a dergestalt ausgebildet, dass sie aus der Oberseite und der Unterseite der ersten Rippenplatte 6 vorstehen, und ist deren Höhe jeweils gleich dem halben Abstand (1/2 Steigung) zwischen in Schichtungsrichtung benachbarten Rippenplatten 2a. Überdies sind der Außenumfangs-Strömungspfad 10a, der Umlauf-Strömungspfad 10b und der Mehrzweig-Strömungspfad 10c in einem jeden der Kopfteil-Strömungspfade 10 derart ausgebildet, dass sie eine größere Breite aufweisen als ein jeder der Kältemittelströmungspfade 11, die parallel zueinander in dem Strömungspfadbereich P vorgesehen sind, und haben sie eine rechteckige vertikale Querschnittform senkrecht zu der Strömungsrichtung. Andererseits weist ein jeder der in dem Strömungspfadbereich P ausgebildeten Kältemittelströmungspfade 11 wünschenswerterweise einen hydraulischen Durchmesser von 1 mm oder weniger auf.
In der vorliegenden, beispielhaften Ausführungsform wird zwar ein Beispiel beschrieben, bei welchem eine Querschnittform der Kältemittelströmungspfade 11 (eine Querschnittform senkrecht zu der Richtung, in welcher das Kältemittel strömt) kreisrund ist, die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf die kreisrunde Form beschränkt. In der vorliegenden Offenbarung enthält die kreisrunde Form eine zusammengesetzte Kurvenform, die aus einem Kreis, einer Ellipse und einer geschlossenen Kurvenlinie gebildet wird. Was die Kältemittelströmungspfade 11 gemäß der vorliegenden Offenbarung betrifft, so enthält, wie beispielsweise in 4 gezeigt, die Querschnittform senkrecht zu der Richtung, in welcher das Kältemittel strömt, neben der kreisrunden Form auch rechteckige Formen und dergleichen und enthält eine Konfiguration von Formen, die auf nur einer Seite in Schichtungsrichtung vorstehen, oder von Formen, die auf beiden Seiten in Schichtungsrichtung vorstehen. In 4, welche verschiedene Querschnittformen eines jeden der Kältemittelströmungspfade zeigt, um anzuzeigen, dass der Kältemittelströmungspfad 11 aus den zwei plattenförmigen Elementen ausgebildet wird, sind die beiden plattenförmigen Elemente in einem getrennten Zustand veranschaulicht, tatsächlich stoßen die beiden plattenförmigen Elemente jedoch aneinander an, um den Kältemittelströmungspfad 11 mit der vorbestimmten Querschnittform auszubilden.
5 ist eine Draufsicht, welche den Kopfteilbereich H der ersten Platte 6 in dem Rippenplatten-Schichtkörper 2 aus der Nähe zeigt. 6 ist eine Perspektivansicht, die einen Querschnitt zeigt, welcher sich ergibt, wenn der in 5 gezeigte Rippenplatten-Schichtkörper 2 entlang einer Linie VI - VI geschnitten wird. Wie aus dem Rippenplatten-Schichtkörper 2 in 6 ersichtlich, wird der Rippenplatten-Schichtkörper 2 durch abwechselndes schichtweises Anordnen von ersten Rippenplatten 6 und zweiten Rippenplatten 7 ausgestaltet. Während in 6 ein Zustand gezeigt ist, in dem vier Rippenplatten (6, 7) schichtweise angeordnet sind, handelt es sich dabei nur um einen Teil des Rippenplatten-Schichtkörpers 2 und ist in dem Rippenplatten-Schichtkörper 2 eine Anzahl von Rippenplatten (6, 7) abwechselnd schichtweise angeordnet.
Bei dem Rippenplatten-Schichtkörper 2 stoßen die Außenwände (die flachen bzw. ebenen Oberflächen) der Kopfteil-Strömungspfade 10 in den jeweiligen Kopfteilbereichen H in der ersten Rippenplatte 6 und der zweiten Rippenplatte 7 an den Außenwänden (den flachen bzw. ebenen Oberflächen) der Kopfteil-Strömungspfade 10 der in Schichtungsrichtung benachbarten Rippenplatte (6, 7) an. 6 zeigt, dass die flache bzw. ebene Oberfläche der Außenwand des Außenumfangs-Strömungspfads 10a an der flachen bzw. ebenen Oberfläche der Außenwand des Außenumfangs-Strömungspfads 10a der in Schichtungsrichtung benachbarten Rippenplatte (6, 7) anstößt. Bei der vorliegenden, beispielhaften Ausführungsform wird ein hoher Druck an das in den Kopfteil-Strömungspfaden 10 strömende Kältemittel angelegt, da jedoch die Rohrwände (die Außenwände) der Kopfteil-Strömungspfade 10 anhaftend bzw. anklebend mit den Rohrwänden (den Außenwänden) der Kopfteil-Strömungspfade 10 von benachbarten Rippenplatten (6, 7) verbunden sind, wird ein Ausbuchten der Rohrwände in den Kopfteil-Strömungspfaden 10 reguliert, wodurch sich eine druckfeste Ausgestaltung ergibt. Daher kann bei der Ausgestaltung gemäß der vorliegenden, beispielhaften Ausführungsform der Druck des in den Kopfteil-Strömungspfaden 10 strömenden Kältemittels hoch eingestellt werden und kann ein Wärmeaustausch mit hohem Wirkungsgrad und bei hoher Betriebszuverlässigkeit stattfinden.
Es kann eine Ausgestaltung zum Einsatz kommen, bei welcher nur die Rohrwände der Kopfteil-Strömungspfade 10 in den Kopfteilbereichen H aus dicken Abschnitten mit einer größeren Dicke als an anderen Stellen ausgebildet sind. 7 ist eine Querschnittsansicht, die einen Teil des Kopfteilbereichs H zeigt, der sich aus der Verarbeitung von Plattenmaterialien unterschiedlicher Dicke durch Pressformen ergibt. Wie in 7 gezeigt, kann der Wärmetauscher durch die Ausgestaltung der Rohrwandabschnitte des Kopfteil-Strömungspfads 10 in den Kopfteilbereichen H mit den dicken Abschnitten, die eine größere Dicke aufweisen als an anderen Abschnitten, in zuverlässiger Weise auch mit dem unter höherem Druck stehenden Kältemittel betrieben werden.
Es kann darüber hinaus eine Ausgestaltung zum Einsatz kommen, bei welcher nur die Rohrwände der Kältemittelströmungspfade 11 in den Strömungspfadbereichen P aus dicken Abschnitten mit einer größeren Dicke als an anderen Stellen ausgebildet sind, wie dies in 7 gezeigt ist. Durch eine derartige Ausgestaltung können die Kältemittelströmungspfade 11 mit dem unter höherem Druck stehenden Kältemittel betrieben werden.
Wie in 6 gezeigt, sind in dem Rippenplatten-Schichtkörper 2 gemäß der vorliegenden, beispielhaften Ausführungsform die ersten Rippenplatten 6 und die zweiten Rippenplatten 7 abwechselnd schichtweise angeordnet. Während die zweite Rippenplatte 7 eine Ausgestaltung und eine Form aufweist, die im Wesentlichen jenen der ersten Rippenplatte 6 ähneln, unterscheiden sich die entsprechenden Ausbildungspositionen der Kältemittelströmungspfade 11 und der Vorsprünge 12 (der ersten Stifte 12a, der zweiten Stifte 12b) in dem Strömungspfadbereich P von jenen in der ersten Rippenplatte 6.
8 ist eine Ansicht, die zeigt, dass die erste Rippenplatte 6 und die zweite Rippenplatte 7 aufeinandergeschichtet werden, um den Rippenplatten-Schichtkörper 2 zu gestalten. Wie in 8 gezeigt, sind in der zweiten Rippenplatte 7 die Kältemittelströmungspfade 11 in dem Strömungspfadbereich P derart gelegen, dass sie den Stiften 12b der ersten Rippenplatte 6 gegenüberliegen. Das heißt, die Kältemittelströmungspfade 11 in dem Strömungspfadbereich P der zweiten Rippenplatte 7 sind derart angeordnet, dass sie Positionen zwischen den Kältemittelströmungspfaden 11 in dem Strömungspfadbereich P der ersten Rippenplatte 6 gegenüberliegen. Bei dem Rippenplatten-Schichtkörper 2, in welchem die ersten Rippenplatten 6 und die zweiten Rippenplatten 7 schichtweise angeordnet sind, stoßen die zweiten Stifte 12b als Strömungspfad-Stützabschnitte zuverlässig an der Rohrwand (der Außenwand) des gegenüberliegenden Kältemittelströmungspfads 11 an.
Bei dem Rippenplatten-Schichtkörper 2 gemäß der vorliegenden, beispielhaften Ausführungsform sind in einem Querschnitt senkrecht zu der Richtung, in welcher das erste Fluid A in dem Strömungspfadbereich P strömt, die Kältemittelströmungspfade 11 in den ersten Rippenplatten 6 und den abwechselnd dazu schichtweise angeordneten zweiten Rippenplatten 7 in einer Zickzackanordnung eingerichtet. Bezüglich der spezifischen Ausgestaltung dieser Zickzackanordnung sei hier auf die später beschriebene 18 verwiesen.
Darüber hinaus stoßen die als Strömungspfadbereichs-Stützabschnitte in dem Randabschnitt in dem Strömungspfadbereich P der zweiten Rippenplatte 7 ausgebildeten ersten Stifte 12a an den Randabschnitt des Strömungspfadbereichs P der benachbarten ersten Rippenplatte 6 an und sind an diesem befestigt bzw. gebondet. Demgemäß ist eine Vorsprungshöhe eines jeden der ersten Stifte 12a als Strömungspfadbereichs-Stützabschnitte um eine Höhe des Kältemittelströmungspfads 11 höher als eine Vorsprungshöhe eines jeden der zweiten Stifte 12b als Strömungspfad-Stützabschnitte.
9 ist eine Perspektivansicht, die einen Querschnitt zeigt, welcher sich ergibt, wenn der in 8 gezeigte Rippenplatten-Schichtkörper 2 entlang einer Linie IX-IX geschnitten wird. Bei dem in 9 gezeigten Rippenplatten-Schichtkörper 2 ist ein Zustand gezeigt, in dem von den Rippenplatten nur vier, nämlich die erste Rippenplatte 6, die zweite Rippenplatte 7, die erste Rippenplatte 6 und die zweite Rippenplatte 7 von oben beginnend hintereinander schichtweise angeordnet sind. Wie in 9 gezeigt, stoßen die ersten Stifte 12a des Strömungspfadbereichs P in der ersten Rippenplatte 6 an den Randabschnitt des Strömungspfadbereichs P in der gegenüberliegenden zweiten Rippenplatte 7 an. Darüber hinaus stoßen die ersten Stifte 12a des Strömungspfadbereichs P in der zweiten Rippenplatte 7 an den Randabschnitt des Strömungspfadbereichs P in der gegenüberliegenden ersten Rippenplatte 6 an.
Andererseits stoßen die zweiten Stifte 12b des Strömungspfadbereichs P in der ersten Rippenplatte 6 an den Rohrwänden (den Außenwänden) der Kältemittelströmungspfade 11 des Strömungspfadbereichs P in der gegenüberliegenden zweiten Rippenplatte 7 an. Darüber hinaus stoßen die zweiten Stifte 12b des Strömungspfadbereichs P in der zweiten Rippenplatte 7 an den Rohrwänden (den Außenwänden) der Kältemittelströmungspfade 11 des Strömungspfadbereichs P in der gegenüberliegenden ersten Rippenplatte 6 an.
In der vorliegenden Offenbarung ist eine Beschreibung der Ausgestaltung gegeben, bei welcher die schichtweise in dem Rippenplatten-Schichtkörper 2 angeordneten Rippenplatten 2a (6, 7) durch Löten anhaftend miteinander verbunden werden, die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf diese Ausgestaltung beschränkt und es können auch andere Befestigungsmethoden, bei denen eine Wärmebeständigkeit sichergestellt werden kann, wie beispielsweise ein mechanisches Verbindungsverfahren oder ein Bondingverfahren unter Verwendung eines chemischen Verbindungselements zum Einsatz kommen.
Wie weiter oben beschrieben, stützen bei dem Rippenplatten-Schichtkörper 2 gemäß der vorliegenden, beispielhaften Ausführungsform die ersten Stifte 12a in dem Strömungspfadbereich P auf zuverlässige Weise den Randabschnitt des Strömungspfadbereichs P von gegenüberliegenden Rippenplatten (6, 7), wodurch der vorbestimmte Spalt zwischen den Schichten sichergestellt wird. Bei der vorliegenden, beispielhaften Ausführungsform handelt es sich bei den ersten Stiften 12a in dem Strömungspfadbereich P um die Strömungspfadbereichs-Stützabschnitte in dem Rippenplatten-Schichtkörper 2.
Darüber hinaus stoßen die zweiten Stifte 12b in dem Strömungspfadbereich P an den Rohrwänden (den Außenwänden) der Kältemittelströmungspfade 11 der gegenüberliegenden ersten Rippenplatte (6, 7) an und wird diesbezüglich ein vorbestimmtes Intervall zwischen den Schichten zwischen der Rippenplatte (6, 7) und den Kältemittelströmungspfaden 11 in dem Rippenplatten-Schichtkörper 2 ebenfalls eingehalten. Bei der vorliegenden, beispielhaften Ausführungsform handelt es sich bei den zweiten Stiften 12b in dem Strömungspfadbereich P um die Strömungspfad-Stützabschnitte in dem Rippenplatten-Schichtkörper 2.
In der oben beschriebenen, beispielhaften Ausführungsform wurde zwar die Ausführungsform beschrieben, bei welcher die ersten Stifte 12a in dem Strömungspfadbereich P an dem Randabschnitt des Strömungspfadbereichs P der gegenüberliegenden Rippenplatte (6, 7) anstößt, es kann jedoch auch eine andere Ausgestaltung angewendet werden. Beispielsweise kann eine Ausgestaltung zur Anwendung kommen, bei welcher die in dem Randabschnitt des Strömungspfadbereichs P als Strömungspfadbereichs-Stützabschnitte ausgebildeten ersten Stifte 12a als Strömungspfadbereichs-Vorsprungsabschnitte ausgebildet sind, wobei Strömungspfadbereichs-Einsenkungsabschnitte in dem Randabschnitt des Strömungspfadbereichs P der gegenüberliegenden Rippenplatte (6, 7) ausgebildet sind und die Strömungspfadbereichs-Vorsprungsabschnitte in die Strömungspfadbereichs-Einsenkungsabschnitte eingepasst werden.
[Schichtweise Anordnung durch Positionierstifte]
Bei dem Rippenplatten-Schichtkörper 2 gemäß der vorliegenden, beispielhaften Ausführungsform werden die Positionierstifte 9 derart montiert, dass die Vielzahl von Rippenplatten 2a (6, 7) auf einfache und zuverlässige Weise an vorbestimmten Positionen schichtweise anordenbar ist. 10 ist eine Perspektivansicht, die einen Zustand zeigt, in dem die Positionierstifte 9 in den Rippenplatten-Schichtkörper 2 eingepasst sind. 11 ist eine Ansicht, die einen vergrößerten Querschnitt des Rippenplatten-Schichtkörpers 2 mit darin eingepassten Positionierstiften 9 zeigt. Bei der Ansicht aus 11, die den Querschnitt zeigt, handelt es sich um eine Ansicht, welche sich ergibt, wenn der Rippenplatten-Schichtkörper 2 entlang einer Fläche, die durch die Referenzmarke XI - XI in 10 angegeben ist, geschnitten wird.
Bei der vorliegenden, beispielhaften Ausführungsform wird ein jeder der Positionierstifte 9 in das entsprechende Positionierloch 13 eingesetzt, bei dem es sich um ein Durchgangsloch handelt, das in dem Kopfteilbereich H der Rippenplatte 2a (6, 7) ausgebildet ist und darin verlötet wird. Dadurch wird die mechanische Struktur des Rippenplatten-Schichtkörpers 2 gefestigt und die Kältemittel-Druckaufnahmefähigkeit in wesentlichem Ausmaß verstärkt. Bei der vorliegenden, beispielhaften Ausführungsform kommt ein Metallstab aus Aluminium als Positionierstift 9 zum Einsatz.
Bei der vorliegenden, beispielhaften Ausführungsform gemäß der Darstellung in 2 sind die ersten Stifte 12a als Strömungspfadbereichs-Stützabschnitte und die zweiten Stifte 12b als Strömungspfad-Stützabschnitte, die in dem Strömungspfadbereich P ausgebildet sind, nebeneinander parallel zu der Strömungsrichtung der Luft als zweites Fluid B angeordnet. Auf diese Weise kann, da eine Vielzahl von Vorsprüngen nebeneinander zwischen den Schichten angeordnet sind, ein Strömungspfadwiderstand gegenüber dem zweiten Fluid (der Luft) B, das zwischen den Schichten in dem Rippenplatten-Schichtkörper 2 strömt, verringert werden. Durch eine auf diese Weise erfolgende Ausgestaltung kann die Geräuschentwicklung verringert werden, die verursacht wird, während das zweite Fluid zwischen den Schichten in dem Rippenplatten-Schichtkörper 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform hindurchströmt.
[Modifikation der Rippenplatte]
Als eine Modifikation der Rippenplatte 2a in dem Rippenplatten-Schichtkörper 2 des offenbarungsgemäßen Wärmetauschers kann eine Ausgestaltung angeführt werden, bei welcher die Anordnung der Vorsprünge bzw. Dübel oder Stifte 12 (12a, 12b) modifiziert ist. Beispielsweise kann eine Ausgestaltung zum Einsatz kommen, bei der die Vielzahl der zwischen den Schichten in dem Rippenplatten-Schichtkörper 2 vorgesehenen Vorsprünge 12 (12a, 12b) in einer Zickzackanordnung eingerichtet ist, wodurch eine Turbulenz in dem zwischen den Schichten hindurchströmenden zweiten Fluid B erzeugt wird, um den Wärmeaustauschwirkungsgrad zu erhöhen. 12 ist eine Draufsicht auf die Rippenplatte 2b, welche die Ausgestaltung zeigt, bei der die Vielzahl von Vorsprüngen 12 (12a, 12b) in einer Zickzackanordnung zwischen den Schichten in dem Rippenplatten-Schichtkörper 2 eingerichtet ist. Bei dieser Ausgestaltung stoßen die ersten Stifte 12a als Strömungspfadbereichs-Stützabschnitte auch an dem Randabschnitt des gegenüberliegenden Strömungspfadbereichs P an und stoßen die zweiten Stifte 12b als Strömungspfad-Stützabschnitte an der Rohrwand (der Außenwand) der Kältemittelströmungspfade 11 in dem gegenüberliegenden Strömungspfadbereich P an.
Darüber hinaus kann eine Ausgestaltung zum Einsatz kommen, bei der mehr Vorsprünge 12 zwischen den Schichten auf einer strömungsabgewandten Seite als auf einer strömungszugewandten Seite ausgebildet sind, durch welche eine Turbulenz in dem zweiten Fluid B erzeugt wird, wenn dieses zwischen den Schichten hindurchströmt, um den Wärmeaustauschwirkungsgrad zu erhöhen. Zumindest eine Anzahl von ersten Stiften 12a in den Vorsprüngen 12 kann auf der strömungsabgewandten Seite größer sein als jene auf der strömungszugewandten Seite in Strömungsrichtung des zweiten Fluids B (der Luft). Auf diese Weise sind mehr Vorsprünge 12 auf der strömungsabgewandten Seite als auf der strömungszugewandten Seite vorgesehen, wodurch die Wärmeleitfähigkeit auf der strömungsabgewandten Seite, wo sich eine Strömungsgeschwindigkeit verlangsamt, erhöht wird. 13 ist eine Draufsicht auf die Rippenplatte 2c, welche die Ausgestaltung zeigt, bei der mehr Vorsprünge 12 auf der strömungsabgewandten Seite vorgesehen sind als Vorsprünge 12 auf der strömungszugewandten Seite in Strömungsrichtung der Luft als zweites Fluid B vorhanden sind. Bei dieser Ausgestaltung stoßen die ersten Stifte 12a als Strömungspfadbereichs-Stützabschnitte auch an dem Randabschnitt des gegenüberliegenden Strömungspfadbereichs P an und stoßen die zweiten Stifte 12b als Strömungspfad-Stützabschnitte an der Rohrwand (der Außenwand) der Kältemittelströmungspfade in dem gegenüberliegenden Strömungspfadbereich P an.
Wie weiter oben beschrieben, können in Bezug auf die Anordnungsausgestaltung der Vielzahl von Vorsprüngen 12, die zwischen den Schichten des Rippenplatten-Schichtkörpers 2 bei der vorliegenden, beispielhaften Ausführungsform vorgesehen sind, verschiedene Ausgestaltungen angeboten werden und kann eine optimale Ausgestaltung in Übereinstimmung mit einer Spezifikation, einer Ausgestaltung und einer Anforderung eines Benutzers des Wärmetauschers ausgewählt werden.
Darüber hinaus wird eine weitere Modifikation des Rippenplatten-Schichtkörpers 2 in dem Wärmetauscher 1 beschrieben. Bei dem Rippenplatten-Schichtkörper 2 in der vorangegangenen beispielhaften Ausführungsform sind das Zulaufrohr 4 und das Ablaufrohr 5 mit Umgebungen der Endabschnitte an beiden Seiten in der Längsrichtung verbunden und sind an beiden Seiten der Rippenplatte 2a Kopfteilbereiche H ausgebildet und zwei Kopfteilöffnungen 8 vorgesehen (vgl. 2).
14 ist eine Ansicht, die eine Modifikation des Rippenplatten-Schichtkörpers zeigt, und zwar eine Draufsicht auf die den Rippenplatten-Schichtkörper darstellende Rippenplatte 2d. Wie in 14 gezeigt, ist der Kopfteilbereich H nur in einem Endabschnitt in der Rippenplatte 2d (auf einer linken Seite in 14) ausgebildet, wobei der übrige Bereich den Strömungspfadbereich P darstellt. Bei dem Rippenplatten-Schichtkörper gemäß dieser Modifikation sind nämlich das Zulaufrohr und das Ablaufrohr an einem Bereich nahe bei dem einen Endabschnitt in der Längsrichtung angeschlossen. Bei der in 14 gezeigten Rippenplatte 2d sind die Kopfteilöffnung 8a an einer Zulaufseite und die Kopfteilöffnung 8b an einer Ablaufseite in dem auf der linken Seite gezeigten Kopfteilbereich H ausgebildet.
Bei der Rippenplatte 2d in 14 weist eine Öffnungsform der Kopfteilöffnung 8a auf der Zulaufseite einen größeren Durchmesser auf als eine Öffnungsform der Kopfteilöffnung 8b auf der Ablaufseite. Dies ist dadurch bedingt, dass bei einer Verwendung des Wärmetauschers als Kondensator ein Volumen des Kältemittels nach dem Wärmeaustausch kleiner wird. Darüber hinaus strömt das Kältemittel aus der Kopfteilöffnung 8a auf der Zulaufseite in eine Vielzahl von Kältemittelströmungspfaden 11a, die parallel zueinander in dem Strömungspfadbereich P vorgesehen sind, und strömt nahe bei einem Endabschnitt (nahe bei einem rechten Endabschnitt in 14) in der Rippenplatte 2d wieder zurück. In dem Strömungspfadbereich P sind Kältemittelströmungspfade 11a ausgebildet, in die das Kältemittel von der Kopfteilöffnung 8a auf der Zulaufseite kommend strömt, und sind Kältemittelströmungspfade 11b ausgebildet, von denen das Kältemittel nach der nahe bei dem Endabschnitt vollzogenen Strömungsumkehr in die Kopfteilöffnung 8b auf der Ablaufseite zurückströmt. Bei einer Verwendung des Wärmetauschers als Verdampfer sind die Einlassöffnung und die Auslassöffnung verglichen mit der vorangegangenen Beschreibung umgekehrt dimensioniert.
Wie in 14 gezeigt, ist darüber hinaus eine Anzahl von parallel verlaufenden Kältemittelströmungspfaden 11b, in denen das Kältemittel zu der Kopfteilöffnung 8b auf der Ablaufseite strömt, kleiner ausgelegt als eine Anzahl von parallel verlaufenden Kältemittelströmungspfaden 11a, in die das Kältemittel von der Kopfteilöffnung 8a auf der Zulaufseite kommend einströmt. Der Grund dafür ist derselbe wie der Grund für die unterschiedlichen Durchmesser der Kopfteilöffnungen 8a, 8b und liegt darin, dass das Volumen des Kältemittels nach vollzogenem Wärmeaustausch kleiner wird.
Darüber hinaus ist in der Rippenplatte 2d, welche die in 14 gezeigte Ausgestaltung aufweist, zur Reduzierung der Wärmeleitung in dem Kältemittel im Inneren der Rippenplatte (Wärmeisolierung) eine Vielzahl von Löchern 16 ausgebildet, und zwar zwischen einem Bereich, in dem die Kältemittelströmungspfade 11a ausgebildet sind, in die das Kältemittel von der Kopfteilöffnung 8a auf der Zulaufseite kommend einströmt, und einem Bereich, in dem der Kältemittelströmungspfad 11b ausgebildet ist, aus dem das Kältemittel in die Kopfteilöffnung 8b auf der Ablaufseite abströmt.
[Abschlussplatte]
Als Nächstes werden die Abschlussplatten (3a, 3b) beschrieben, die in Schichtungsrichtung an beiden Enden (dem oberen und dem unteren Ende) in dem Rippenplatten-Schichtkörper 2 bei dem Wärmetauscher 1 gemäß der vorliegenden, beispielhaften Ausführungsform vorgesehen sind. 15 ist eine Perspektivansicht, die eine an einem oberen Ende in Schichtungsrichtung des Rippenplatten-Schichtkörpers 2 vorgesehene, obere Abschlussplatte 3a zeigt, und 16 ist eine Perspektivansicht, die eine an einem unteren Ende in Schichtungsrichtung des Rippenplatten-Schichtkörpers 2 vorgesehene, untere Abschlussplatte 3b zeigt. 17 ist eine vergrößerte Perspektivansicht, welche einen Verbindungszustand zwischen dem Kopfteilbereich H und einer oberen Abschlussplatte 3a in dem Rippenplatten-Schichtkörper 2 zeigt.
Bei der vorliegenden, beispielhaften Ausführungsform gemäß vorstehender Beschreibung werden die erste Rippenplatte 6 und die zweite Rippenplatte 7, welche den Rippenplatten-Schichtkörper 2 darstellen, dadurch ausgebildet, dass die beiden plattenförmigen Elemente (6a und 6b, 7a und 7b) zum Anhaften bzw. Ankleben gebracht werden. Das heißt, die erste Rippenplatte 6 wird dadurch ausgebildet, dass das erste plattenförmige Element 6a und das zweite plattenförmige Element 6b, die zuvor einer Pressbearbeitung unterzogen worden sind, zum Anhaften bzw. Ankleben gebracht werden, und die zweite Rippenplatte 7 wird dadurch ausgebildet, dass das erste plattenförmige Element 7a und das zweite plattenförmige Element 7b, die zuvor einer Pressbearbeitung unterzogen worden sind, zum Anhaften bzw. Ankleben gebracht werden.
In dem Rippenplatten-Schichtkörper 2 gemäß der vorliegenden, beispielhaften Ausführungsform sind die ersten Rippenplatten 6 und die zweiten Rippenplatten 7 abwechselnd schichtweise angeordnet und ist in einem obersten Endabschnitt des Rippenplatten-Schichtkörpers 2 nur das zweite plattenförmige Element 6b angeordnet, bei dem es sich um eine Seite der ersten Rippenplatte 6 handelt (vgl. 17). Demgemäß weist eine obere Stirnfläche des Rippenplatten-Schichtkörpers 2 Ausnehmungen auf, bei denen es sich um dünne Rillen zur Strömungspfadbildung handelt, der größte Teil dieser obersten Stirnfläche wird jedoch aus einer flachen bzw. ebenen Oberfläche gebildet. Daher stellt die flache bzw. ebene Oberfläche in der obersten Stirnfläche des Rippenplatten-Schichtkörpers 2 eine Verbindungsfläche (eine Lötfläche) dar, bei der es sich um eine Kontaktfläche mit einer Unterseite der oberen Abschlussplatte 3a handelt, so dass ein großflächiger Verbindungsbereich entsteht.
Wie in 17 gezeigt, sind in einer Fläche der oberen Abschlussplatte 3a, die an der oberen Stirnfläche des Rippenplatten-Schichtkörpers 2 angeordnet ist, wobei diese Fläche der oberen Abschlussplatte 3a dem Rippenplatten-Schichtkörper 2 entgegengesetzt ist, die Abschlussplatten-Vorsprungsabschnitte 30 ausgebildet. Ein jeder dieser Abschlussplatten-Vorsprungsabschnitte 30 weist eine Form auf, die der Ausnehmung zur Strömungspfadbildung in dem entgegengesetzten zweiten plattenförmigen Element 6b entspricht. Daher werden, wenn die obere Abschlussplatte 3a an einer oberen Stirnfläche des Rippenplatten-Schichtkörpers 2 angeordnet ist, die Abschlussplatten-Vorsprungsabschnitte 30 der oberen Abschlussplatte 3a in die Ausnehmungen zur Strömungspfadbildung in dem zweiten plattenförmigen Element 6b eingepasst.
Die in der oberen Abschlussplatte 3a ausgebildeten Abschlussplatten-Vorsprungsabschnitte 30 können unter Umständen nur für breitere Einsenkungsabschnitte zur Strömungspfadbildung in dem Kopfteilbereich H ausgebildet sein. Dies ist dadurch bedingt, dass die Einsenkungsabschnitte (Rillen) zur Strömungspfadbildung in dem Strömungspfadbereich P enger sind, so dass eine ausreichende Anlagefläche gewährleistet werden kann. In der vorliegenden, beispielhaften Ausführungsform ist das Beispiel beschrieben, in welchem, als spezifisches Beispiel, das zweite plattenförmige Element 6b der ersten Rippenplatte 6 als oberste Fläche des Rippenplatten-Schichtkörpers 2 angeordnet ist, dies stellt jedoch nur ein Beispiel dar und die oberste Fläche des Rippenplatten-Schichtkörpers 2 kann auch durch jede andere Seite in der ersten Rippenplatte 6 oder der zweiten Rippenplatte 7 gemäß der Schichtungsreihenfolge ausgestaltet sein.
18 ist eine vergrößerte Perspektivansicht, welche einen Verbindungszustand zwischen einer unteren Stirnfläche des Rippenplatten-Schichtkörpers 2 und der unteren Abschlussplatte 3b zeigt. Wie in 18 gezeigt, ist bei der vorliegenden, beispielhaften Ausführungsform in einem unteren Endabschnitt des Rippenplatten-Schichtkörpers 2 nur das erste plattenförmige Element 7a angeordnet, bei dem es sich um eine Seite der zweiten Rippenplatte 7 handelt. Demgemäß weist eine untere Stirnfläche des Rippenplatten-Schichtkörpers 2 Ausnehmungen zur Strömungspfadbildung auf, der größte Teil dieser unteren Stirnfläche wird jedoch aus einen flachen Oberfläche gebildet. Demgemäß wird ein ausreichender Verbindungsbereich zwischen der unteren Stirnfläche des Rippenplatten-Schichtkörpers 2 und der unteren Abschlussplatte 3b gewährleistet.
[Modifikation des Rippenplatten-Schichtkörpers und der Abschlussplatte]
19 bis 25 sind Ansichten, die verschiedene Modifikationen des Rippenplatten-Schichtkörpers und der Abschlussplatten zeigen.
19 ist eine vergrößerte Perspektivansicht, welche einen Verbindungszustand zwischen einer unteren bzw. untersten Stirnfläche des Rippenplatten-Schichtkörpers 2 und der unteren Abschlussplatte 31b zeigt. Wie in 19 gezeigt, ist das erste plattenförmige Element 7a, bei dem es sich um eine Seite der zweiten Rippenplatte 7 handelt, am unteren bzw. untersten Ende des Rippenplatten-Schichtkörpers 2 angeordnet. Die untere bzw. unterste Stirnfläche des Rippenplatten-Schichtkörpers 2 ist aus einer Fläche mit nach unten eingesenkten Flächen von Einsenkungsabschnitten für die ersten Fluidströmungspfade 11a ausgestaltet, von denen ein jeder eine obere Hälfte des Kältemittelströmungspfads 11 als ersten Fluidströmungspfad in dem ersten plattenförmigen Element 7a darstellt. Die Fläche mit den eingesenkten Flächen (Rillen) der Einsenkungsabschnitte für die ersten Fluidströmungspfade 11a weist nach unten und steht mit der Oberseite der unteren Abschlussplatte 31b in Kontakt.
20 ist eine Draufsicht, welche die Oberseite der unteren Abschlussplatte 31b zeigt. Wie in 19 und in 20 gezeigt, sind in der Oberseite der unteren Abschlussplatte 31b der Strömungspfadbereich P und der Kopfteilbereich H angeordnet, welche dieselben Ausgestaltungen aufweisen wie jene des ersten plattenförmigen Elements 7a, das der unteren Abschlussplatte 31b entgegengesetzt ist. Das heißt, die Kopfteilbereiche H sind auf beiden Seiten in der Längsrichtung der unteren Abschlussplatte 31b ausgebildet und der Strömungspfadbereich P ist in einem sandwichartig zwischen den Kopfteilbereichen H angeordneten Mittelabschnitt ausgebildet.
Wie in 20 gezeigt, sind in den Kopfteilbereichen H in der Oberseite der unteren Abschlussplatte 31b Einsenkungsabschnitte zur Bildung der Kopfteil-Strömungspfade 32 ausgebildet und ist in dem Strömungspfadbereich P parallel zueinander eine Vielzahl von geradlinigen Einsenkungsabschnitten zur Bildung der Kältemittelströmungspfade (Rillen) 33 ausgebildet. Die Einsenkungsabschnitte zur Bildung der Kopfteil-Strömungspfade 32 in den Kopfteilbereichen H in der unteren Abschlussplatte 31b sind jeweils als ein Einsenkungsabschnitt mit einem Boden ausgestaltet, welcher eine kreisrunde Form aufweist, die im Wesentlichen der kreisrunden Form der Kopfteilöffnung 8 in der Rippenplatte (6, 7) entspricht. Diese Einsenkungsabschnitte zur Bildung der Kopfteil-Strömungspfade 32 dämmen das Kältemittel von den Kopfteilöffnungen 8 ab, die mit der Zu- und Ablaufverrohrung kommunizieren.
Wie weiter oben beschrieben, befinden sich die Einsenkungsabschnitte zur Bildung der Kältemittelströmungspfade (Rillen) 33 des in der unteren Abschlussplatte 31b ausgebildeten Strömungspfadbereichs P an denselben Stellen, und weisen dieselbe Form auf, wie die Einsenkungsabschnitte zur Bildung der Kältemittelströmungspfade 11a, die in dem ersten plattenförmigen Element 7a ausgebildet sind, bei dem es sich um eine Seite der gegenüberliegenden zweiten Rippenplatte 7 handelt. Somit sind in der unteren Abschlussplatte 31b durch das der unteren Abschlussplatte 31b gegenüberliegende, erste plattenförmige Element 7a in den Kopfteilbereichen H die Kopfteil-Strömungspfade ausgebildet, die zur Kältemittel-Akkumulation dienen, und sind in dem Strömungspfadbereich P dieselben Kältemittelströmungspfade wie die Kältemittelströmungspfade 11 in dem Rippenplatten-Schichtkörper 2 ausgebildet. Folglich bilden bei dem auf diese Weise ausgestalteten Wärmetauscher die untere Abschlussplatte 31b und das erste plattenförmige Element 7a an dem unteren bzw. untersten Ende die Kältemittelströmungspfade, wodurch eine Ausgestaltung realisiert wird, bei welcher der Wärmeaustauschwirkungsgrad weiter erhöht werden kann.
Die obere bzw. oberste Stirnfläche des Rippenplatten-Schichtkörpers 2 und die Unterseite der oberen Abschlussplatte können ebenfalls eine Ausgestaltung aufweisen, die der in 19 und 20 gezeigten Ausgestaltung der unteren Stirnfläche des Rippenplatten-Schichtkörpers 2 und der unteren Abschlussplatte 31b ähnelt, und die Kältemittelströmungspfade können zwischen der oberen Stirnfläche des Rippenplatten-Schichtkörpers 2 und der Unterseite der oberen Abschlussplatte ausgebildet sein.
21 und 22A, 22B sind Ansichten, welche den Rippenplatten-Schichtkörper 21 und die untere Abschlussplatte 34b mit einer weiteren Ausgestaltung zeigen. 21 ist eine vergrößerte Perspektivansicht, welche einen Verbindungszustand zwischen einem unteren Ende des Rippenplatten-Schichtkörpers 21 und der unteren Abschlussplatte 34b zeigt. 22A ist eine Draufsicht, welche eine Oberseite der unteren Abschlussplatte 34b zeigt. 22B ist eine Seitenansicht der unteren Abschlussplatte 34b. In der in 21 gezeigten Ausgestaltung, ist die zweite Rippenplatte 7 in dem unteren Endabschnitt des Rippenplatten-Schichtkörpers 21 angeordnet. Das heißt, bei dieser Modifikation wird der Rippenplatten-Schichtkörper 21 dadurch ausgestaltet, dass die erste Rippenplatte 6 und die zweite Rippenplatte 7, welche dadurch ausgebildet werden, dass die beiden plattenförmigen Elemente (6a und 6b, 7a und 7b) zum Anhaften bzw. Ankleben gebracht werden, abwechselnd schichtweise angeordnet werden. Demgemäß ist bei der vorliegenden Modifikation an dem unteren Ende des Rippenplatten-Schichtkörpers 21 in Übereinstimmung mit der Schichtungsreihenfolge entweder die erste Rippenplatte 6 oder die zweite Rippenplatte 7 angeordnet.
Wie in 22A, 22B gezeigt, ist in der Oberseite der unteren Abschlussplatte 34b eine Vielzahl von Vorsprüngen (35, 36) ausgebildet, um beispielsweise die am unteren Ende des Rippenplatten-Schichtkörpers 21 befindliche zweite Rippenplatte 7 abzustützen. Die Vielzahl von Vorsprüngen (35, 36), die in der Oberseite der unteren Abschlussplatte 34b ausgebildet ist, ist in Vorsprungsabschnitte zur Strömungspfadabstützung 35, welche die Kältemittelströmungspfade 11 der zweiten Rippenplatte 7 stützen, und in Vorsprungsabschnitte zur Strömungspfadbereichsabstützung 36, welche den Strömungspfadbereich P der zweiten Rippenplatte 7 stützen, unterteilt. Wie in 21 gezeigt, weisen die Vorsprungsabschnitte zur Strömungspfadabstützung 35 und die Vorsprungsabschnitte zur Strömungspfadbereichsabstützung 36 zwei unterschiedlich geartete Formen auf (wobei sich insbesondere die Vorsprungslängen voneinander unterscheiden).
Die Vorsprungsabschnitte zur Strömungspfadbereichsabstützung 36 der unteren Abschlussplatte 34b sind derart ausgelegt, dass sie an dem Randabschnitt des Strömungspfadbereichs P in der zweiten Rippenplatte 7 anstoßen. So lässt sich durch die Vorsprungsabschnitte zur Strömungspfadbereichsabstützung 36, die an dem Randabschnitt des Strömungspfadbereichs P in der zweiten Rippenplatte 7 anstoßen, auf zuverlässige Weise ein Abstand zwischen der unteren Abschlussplatte 34b und der zweiten Rippenplatte 7 auf eine vorbestimmte Länge einstellen.
Bei den Vorsprungsabschnitten zur Strömungspfadabstützung 35 handelt es sich um die Strömungspfad-Stützabschnitte und diese sind an Stellen der Kältemittelströmungspfade 11, welche parallel zueinander in dem Strömungspfadbereich P der gegenüberliegenden zweiten Rippenplatte 7 vorgesehen sind, angeordnet. Bei der vorliegenden Modifikation sind die Vorsprungsabschnitte zur Strömungspfadabstützung 35 derart eingerichtet, dass sie nebeneinander zusammen mit den Vorsprungsabschnitten zur Strömungspfadbereichsabstützung 36 entlang der Strömungsrichtung des zweiten Fluids (der Luft) angeordnet sind. Die Vorsprungsabschnitte zur Strömungspfadabstützung 35 sind derart angeordnet, dass sie den Kältemittelströmungspfaden 11 gegenüberliegen und an den Rohrwänden (den Außenwänden) der Kältemittelströmungspfade 11 der zweiten Rippenplatte 7 anstoßen. So lässt sich, da die Vorsprungsabschnitte zur Strömungspfadabstützung 35 an den Rohrwänden (den Außenwänden) der Kältemittelströmungspfade 11 der zweiten Rippenplatte 7 anstoßen, auf zuverlässige Weise ein Spalt zwischen der Oberseite der unteren Abschlussplatte 34b und der zweiten Rippenplatte 7 am unteren Ende auf eine vorbestimmte Länge einstellen.
Die Vielzahl von Vorsprüngen (35, 36), die in der Oberseite der unteren Abschlussplatte 34b ausgebildet sind, kann in einer Zickzackanordnung in Bezug auf die Strömungsrichtung des in dem Rippenplatten-Schichtkörper 21 strömenden Fluids (Luft: B) angeordnet sein. Außerdem können mehr Vorsprünge (35, 36) an der strömungsabgewandten Seite als an der strömungszugewandten Seite ausgebildet sein.
Die obere Stirnfläche des Rippenplatten-Schichtkörpers 21 und die Unterseite der oberen Abschlussplatte können ebenfalls eine Ausgestaltung aufweisen, die der in 21 und 22A und 22B gezeigten Ausgestaltung der unteren Stirnfläche des Rippenplatten-Schichtkörpers 21 und der unteren Abschlussplatte 34b ähnelt.
23 und 24A, 24B sind Ansichten, welche die untere Abschlussplatte 37b mit einer weiteren Ausgestaltung zeigen. 23 ist eine vergrößerte Perspektivansicht, welche einen Verbindungszustand zwischen dem unteren Ende des Rippenplatten-Schichtkörpers 21 und der unteren Abschlussplatte 37b zeigt. 24A ist eine Draufsicht, welche eine Oberseite der unteren Abschlussplatte 37b zeigt. 24B ist eine Seitenansicht der unteren Abschlussplatte 37b. In einer in 23 gezeigten Ausgestaltung weist der Rippenplatten-Schichtkörper 21 dieselbe Ausgestaltung auf, wie die zuvor in 21 gezeigte Ausführung des Rippenplatten-Schichtkörpers 21. Das heißt, bei dieser Modifikation wird der Rippenplatten-Schichtkörper 21 dadurch ausgestaltet, dass die erste Rippenplatte 6 und die zweite Rippenplatte 7 abwechselnd schichtweise angeordnet werden und dass an dem unteren Ende des Rippenplatten-Schichtkörpers 21 in Übereinstimmung mit der Schichtungsreihenfolge entweder die erste Rippenplatte 6 oder die zweite Rippenplatte 7 angeordnet wird.
Wie in 24A, 24B gezeigt, ist in der Oberseite der unteren Abschlussplatte 37b eine Vielzahl von sich in Längsrichtung erstreckenden Vorsprungabschnitten (38, 39) ausgebildet, um beispielsweise die am unteren Ende des Rippenplatten-Schichtkörpers 21 befindliche zweite Rippenplatte 7 abzustützen. Die Vielzahl von Vorsprungabschnitten (38, 39), die gratförmig vorspringend in der Oberseite der unteren Abschlussplatte 37b ausgebildet ist, ist in Vorsprungsabschnitte zur Strömungspfadabstützung 38, welche die Kältemittelströmungspfade 11 der zweiten Rippenplatte 7 stützen, und in Vorsprungsabschnitte zur Strömungspfadbereichsabstützung 39, welche den Strömungspfadbereich P der zweiten Rippenplatte 7 stützen, unterteilt. Wie in 23 gezeigt, weisen die Vorsprungsabschnitte zur Strömungspfadabstützung 38 und die Vorsprungsabschnitte zur Strömungspfadbereichsabstützung 39 zwei unterschiedlich geartete Formen auf (wobei sich insbesondere die Vorsprungslängen voneinander unterscheiden).
Die Vorsprungsabschnitte zur Strömungspfadbereichsabstützung 39 der unteren Abschlussplatte 37b sind derart ausgelegt, dass sie an dem Randabschnitt des Strömungspfadbereichs P in der zweiten Rippenplatte 7 anstoßen. So lässt sich durch die Vorsprungsabschnitte zur Strömungspfadbereichsabstützung 39, die an dem Randabschnitt des Strömungspfadbereichs P in der zweiten Rippenplatte 7 anstoßen, auf zuverlässige Weise ein Abstand zwischen der unteren Abschlussplatte 37b und der zweiten Rippenplatte 7 auf eine vorbestimmte Länge einstellen.
Bei den Vorsprungsabschnitten zur Strömungspfadabstützung 38 handelt es sich um die Strömungspfad-Stützabschnitte und diese sind an Stellen der Kältemittelströmungspfade 11 angeordnet, welche parallel zueinander in dem Strömungspfadbereich P der gegenüberliegenden zweiten Rippenplatte 7 vorgesehen sind. Die Vorsprungsabschnitte zur Strömungspfadabstützung 38 sind derart angeordnet, dass sie den Kältemittelströmungspfaden 11 gegenüberliegen und auf zuverlässige Weise an den Rohrwänden (den Außenwänden) der Kältemittelströmungspfade 11 der zweiten Rippenplatte 7 anstoßen. So lässt sich, da die Vorsprungsabschnitte zur Strömungspfadabstützung 38 an den Rohrwänden (den Außenwänden) der Kältemittelströmungspfade 11 der zweiten Rippenplatte 7 anstoßen, auf zuverlässige Weise ein Spalt zwischen der Oberseite der unteren Abschlussplatte 37b und der zweiten Rippenplatte 7 am unteren Ende auf eine vorbestimmte Länge einstellen.
Die obere Stirnfläche des Rippenplatten-Schichtkörpers 21 und die Unterseite der oberen Abschlussplatte können ebenfalls eine Ausgestaltung aufweisen, die der in 23 und 24A und 24B gezeigten Ausgestaltung der unteren Stirnfläche des Rippenplatten-Schichtkörpers 21 und der unteren Abschlussplatte 37b ähnelt.
25 ist eine Ansicht, welche die untere Abschlussplatte 40b mit einer weiteren Ausgestaltung zeigt. 25 ist eine vergrößerte Perspektivansicht, welche einen Verbindungszustand zwischen dem unteren Ende des Rippenplatten-Schichtkörpers 21 und der unteren Abschlussplatte 40b zeigt. In einer in 25 gezeigten Ausgestaltung weist der Rippenplatten-Schichtkörper 21 dieselbe Ausgestaltung auf wie die zuvor in 21 gezeigte Ausführung des Rippenplatten-Schichtkörpers 21. Bei der in 25 gezeigten Ausführung sind in einer Oberseite der unteren Abschlussplatte 40b Vorsprünge 35 als Vorsprungsabschnitte zur Strömungspfadabstützung und Vorsprünge 36 als Vorsprungsabschnitte zur Strömungspfadbereichsabstützung ausgebildet, welche weiter oben unter 21 beschrieben sind. Darüber hinaus sind in der Oberseite der unteren Abschlussplatte 40b stiftabstützende bzw. stiftartig abstützende Vorsprungsabschnitte 41 ausgebildet, welche am unteren Ende des Rippenplatten-Schichtkörpers 21 angeordnet sind und beispielsweise an den zweiten Stiften 12b, die als Strömungspfad-Stützabschnitte in der zweiten Rippenplatte 7 dienen, anstoßen und mit diesen verbunden sind. Bei den stiftabstützenden bzw. stiftartig abstützenden Vorsprungsabschnitten 41 handelt es sich um in Längsrichtung verlaufende, gratförmige bzw. eine Erhebung bildende Vorsprungabschnitte und diese erstrecken sich zwischen den Kältemittelströmungspfaden 11 in der gegenüberliegenden zweiten Rippenplatte 7. Darüber hinaus weisen die stiftabstützenden bzw. stiftartig abstützenden Vorsprungsabschnitte 41 jeweils eine ausreichende Höhe auf, um auf zuverlässige Weise an den zweiten Stiften 12b anzustoßen, die zwischen den Kältemittelströmungspfaden 11 in der zweiten Rippenplatte 7 vorgesehen sind. Die ersten Stifte 12a, die in dem Randabschnitt der am unteren Ende des Rippenplatten-Schichtkörpers 21 angeordneten Rippenplatte (6, 7) ausgebildet sind, weisen jeweils eine ausreichende Höhe auf, um an der Oberseite der unteren Abschlussplatte 40b anzustoßen.
Die obere Stirnfläche des Rippenplatten-Schichtkörpers 21 und die Unterseite der oberen Abschlussplatte können ebenfalls eine Ausgestaltung aufweisen, die der in 25 gezeigten Ausgestaltung der unteren Stirnfläche des Rippenplatten-Schichtkörpers 21 und der unteren Abschlussplatte 40b ähnelt.
Darüber hinaus können, wie in der vorangegangenen Modifikation aus 14 dargelegt, die Ausgestaltungen der in 19 bis 25 gezeigten Modifikationen natürlich auch auf das Ausgestaltungsbeispiel angewendet werden, bei welchem der Kopfteilbereich H an nur einer Endabschnittsseite (an der linken Seite in 14) der Rippenplatte in dem Rippenplatten-Schichtkörper ausgebildet ist.
[Seitenplatte]
26 ist eine Perspektivansicht, die eine Modifikation zeigt, bei welcher ein Paar von Seitenplatten 17, 18 vorgesehen ist, um die an dem oberen und dem unteren Ende des Rippenplatten-Schichtkörpers 2 vorgesehenen Abschlussplatten 3a, 3b in dem offenbarungsgemäßen Wärmetauscher von beiden Seitenflächenseiten her sandwichartig zu umgeben. Das in 26 gezeigte Modifikationsbeispiel ist derart ausgelegt, dass bei dem Rippenplatten-Schichtkörper 2 eine Seitenflächenseite auf der Seite des einen Kopfteilbereichs H, mit welchem das Zulaufrohr 4 verbunden ist, von oben und von unten her durch die erste Seitenplatte 17 sandwichartig umgeben ist. Außerdem ist bei dem Rippenplatten-Schichtkörper 2 eine Seitenflächenseite auf der Seite des anderen Kopfteilbereichs H, mit welchem das Ablaufrohr 5 verbunden ist, von oben und von unten her durch die zweite Seitenplatte 18 sandwichartig umgeben. In der ersten Seitenplatte 17 ist die obere Öffnung 17a ausgebildet, durch welche das Zulaufrohr 4 hindurchgeführt ist, und ist eine Seitenflächenöffnung 17b ausgebildet, damit die Luft als zweites Fluid B in den Kopfteilbereich des Rippenplatten-Schichtkörpers 2 einströmen kann. In ähnlicher Weise ist in der zweiten Seitenplatte 18 die obere Öffnung 18a ausgebildet, durch welche das Ablaufrohr 5 hindurchgeführt ist, und ist eine Seitenflächenöffnung 18b ausgebildet, damit die Luft als zweites Fluid B in den Kopfteilbereich H des Rippenplatten-Schichtkörpers 2 einströmen kann.
Wie weiter oben beschrieben, können bei der in 26 gezeigten Modifikation, da das Paar von Seitenplatten 17, 18 vorgesehen ist, um die Abschnitte des Kopfteilbereichs H von beiden Seiten des Rippenplatten-Schichtkörpers 2 her sandwichartig zu umgeben, auch wenn die Dicke der Abschlussplatten 3a, 3b dünner gefertigt wird und die Ausgestaltung vereinfacht wird, die Rohrwände der Kopfteil-Strömungspfade 10 in den Kopfteilbereichen H in den Rippenplatten 2a, die den Rippenplatten-Schichtkörper 2 darstellen, gefahrlos mit einer vorbestimmten Druckkraft von oben und unten her zusammengepresst werden. Bei dem auf diese Weise ausgelegten Rippenplatten-Schichtkörper 2 ist es möglich, das Kältemittel mit einem hohen Solldruck in dem Rippenplatten-Schichtkörper 2 strömen zu lassen, wodurch ein hocheffizienter Wärmeaustausch vollzogen werden kann.
Es ist in 26 zwar das Ausgestaltungsbeispiel für den in 1 gezeigten Rippenplatten-Schichtkörper 2 beschrieben worden, das Paar von Seitenplatten 17, 18 kann jedoch auch in den Ausgestaltungen der in Bezug auf die 19 bis 25 beschriebenen Modifikationen vorgesehen sein, um den Rippenplatten-Schichtkörper von oben und von unten her sandwichartig zu umgeben. Bei den Ausgestaltungen gemäß den oben beschriebenen Modifikationen ist es möglich, den Rippenplatten-Schichtkörper gefahrlos mit einem vorbestimmten Druck von oben und von unten zusammenzudrücken und das Kältemittel mit einem hohen Solldruck in dem Rippenplatten-Schichtkörper strömen zu lassen, wodurch ein hocheffizienter Wärmeaustausch vollzogen werden kann.
Wie weiter oben beschrieben, können mit der Ausgestaltung des offenbarungsgemäßen Wärmetauschers eine Gewichtsverringerung, eine Größenreduzierung und ein hoher Wirkungsgrad des Wärmeaustauschs erzielt werden und kann ein Wärmetauscher mit hoher Betriebszuverlässigkeit und einem hohen Wärmeaustauschwirkungsgrad bereitgestellt werden, und zwar selbst in einer Ausgestaltung, bei welcher das unter hohem Druck stehende Kältemittel in den Rippenplatten des Rippenplatten-Schichtkörpers strömt.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Die vorliegende Offenbarung stellt einen Wärmetauscher bereit, bei dem es sich um eine gewichtsverringerte und größenreduzierte Vorrichtung handelt, das einen äußerst zuverlässigen, hocheffizienten Wärmeaustausch durchführt und dadurch einen hohen Marktwert erzielt.
Bezugszeichenliste

1: Wärmetauscher
2: Rippenplatten-Schichtkörper
2a: Rippenplatte
3: Abschlussplatte
4: Zulaufrohr (Einlasskopfteil)
5: Ablaufrohr (Auslasskopfteil)
6: erste Rippenplatte
7: zweite Rippenplatte
8: Kopfteilöffnung
9: Positionierstift
10: Kopfteil-Strömungspfad
10a: Außenumfangs-Strömungspfad
10b: Umlauf-Strömungspfad
10c: Mehrzweig-Strömungspfad
11: Kältemittelströmungspfad (erster Fluidströmungspfad)
12: Vorsprung
12a: erster Stift (Strömungspfadbereichs-Stützabschnitt)
12b: zweiter Stift (Strömungspfad-Stützabschnitt)
13: Positionierloch
13a: Positionier-Außenumfangsabschnitt (Kopfteilbereichs-Stützabschnitt)
17: erste Seitenplatte
18: zweite Seitenplatte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 3965901 [0006]

Claims

Wärmetauscher enthaltend: einen Rippenplatten-Schichtkörper, bei dem eine Vielzahl von Rippenplatten mit jeweils einem Strömungspfad schichtweise angeordnet ist, wobei der Strömungspfad dafür ausgelegt ist, zu bewirken, dass ein erstes Fluid in dem Strömungspfad strömt; Abschlussplatten, die an beiden Enden in einer Schichtungsrichtung in dem Rippenplatten-Schichtkörper vorgesehen sind; und eine Zu- und Ablaufverrohrung, die mit den Abschlussplatten verbunden ist und durch welche das erste Fluid, das in dem Strömungspfad einer jeden der Rippenplatten in dem Rippenplatten-Schichtkörper strömt, hindurchfließt, wobei der Wärmetauscher dafür ausgelegt ist, zu bewirken, dass ein zweites Fluid zwischen Schichten des Rippenplatten-Schichtkörpers hindurchströmt, und dadurch einen Wärmeaustausch zwischen dem ersten Fluid und dem zweiten Fluid zu vollziehen, wobei eine jede der Rippenplatten zwei plattenförmige Elemente mit an gegenüberliegenden Stellen strömungspfadbildenden, eingesenkten Flächen aufweist, um den Strömungspfad durch die entsprechend eingesenkten Flächen der beiden gegenüberliegenden und aneinander befestigten, plattenförmigen Elemente auszugestalten, eines der plattenförmigen Elemente an einer Position angeordnet ist, die jeweils einer der Abschlussplatten in dem Rippenplatten-Schichtkörper gegenüberliegt, und das eine plattenförmige Element, welches so angeordnet ist, dass es der Abschlussplatte gegenüberliegt, derart vorgesehen ist, dass eine Seite, welche die eingesenkte Fläche aufweist, mit der Abschlussplatte in Kontakt tritt.
Wärmetauscher nach Anspruch 1, wobei eine jede der Abschlussplatten einen Vorsprungsabschnitt aufweist, welcher zumindest einem Teil der eingesenkten Fläche des der Abschlussplatte gegenüberliegenden Plattenelements entspricht, und der Vorsprungsabschnitt der Abschlussplatte mit zumindest einem Teil der eingesenkten Fläche des einen plattenförmigen Elements in Kontakt tritt.
Wärmetauscher nach Anspruch 1, wobei eine jede der Abschlussplatten eine eingesenkte Oberflächenform aufweist, welche einer Form der eingesenkten Fläche des der Abschlussplatte gegenüberliegenden Plattenelements entspricht, und die eingesenkte Oberflächenform der Abschlussplatte und die eingesenkte Fläche des einen plattenförmigen Elements den Strömungspfad ausgestalten, in welchem das erste Fluid strömt.
Wärmetauscher nach Anspruch 1, wobei ein jedes der zwei plattenförmigen Elemente, welche die Rippenplatte ausgestalten, enthält: einen Strömungspfadbereich mit einer Vielzahl von Einsenkungsabschnitten für Erstfluidströmungspfade, die dafür ausgelegt sind, geradlinige erste Fluidströmungspfade auszubilden, in denen das erste Fluid parallel strömt; und einen Kopfteilbereich mit einem Einsenkungsabschnitt für den Kopfteil-Strömungspfad, der dafür ausgelegt ist, einen Kopfteil-Strömungspfad auszubilden, welcher die Verbindung zwischen den geradlinigen Erstfluidströmungspfaden und der Zu- und Ablaufverrohrung bildet; und die Abschlussplatte einen Abschlussplatten-Vorsprungsabschnitt aufweist, welcher dem Einsenkungsabschnitt für den Kopfteil-Strömungspfad entspricht, der in dem Kopfteil-Strömungspfad im Kopfteilbereich des einen der Abschlussplatte gegenüberliegenden Plattenelements ausgebildet ist, und der Abschlussplatten-Vorsprungsabschnitt mit dem Einsenkungsabschnitt für den Kopfteil-Strömungspfad in Kontakt tritt.
Wärmetauscher nach Anspruch 1, wobei ein jedes der zwei plattenförmigen Elemente, welche die Rippenplatte ausgestalten, enthält: einen Strömungspfadbereich mit einer Vielzahl von Einsenkungsabschnitten für Erstfluidströmungspfade, die dafür ausgelegt sind, geradlinige, erste Fluidströmungspfade auszubilden, in denen das erste Fluid parallel strömt; und einen Kopfteilbereich mit einem Einsenkungsabschnitt für den Kopfteil-Strömungspfad, der dafür ausgelegt ist, einen Kopfteil-Strömungspfad auszubilden, welcher die Verbindung zwischen den geradlinigen Erstfluidströmungspfaden und der Zu- und Ablaufverrohrung bildet; und die Abschlussplatte einen Strömungspfadbereich und einen Kopfteilbereich mit einer Ausgestaltung aufweist, die einer Ausgestaltung des einen der Abschlussplatte gegenüberliegenden plattenförmigen Elements gleicht.
Wärmetauscher nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, wobei bei der Rippenplatte die Kopfteilbereiche auf beiden Seiten vorgesehen sind und die Kopfteil-Strömungspfade in den Kopfteilbereichen auf beiden Seiten eine symmetrische Form aufweisen.
Wärmetauscher nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, wobei bei der Rippenplatte der Kopfteilbereich auf einer Stirnseite vorgesehen ist und die Zu- und Ablaufverrohrung an einer Stelle vorgesehen ist, die dem Kopfteilbereich entspricht.
Wärmetauscher enthaltend: einen Rippenplatten-Schichtkörper, bei dem eine Vielzahl von Rippenplatten mit jeweils einem Strömungspfad schichtweise angeordnet ist, wobei der Strömungspfad dafür ausgelegt ist, zu bewirken, dass ein erstes Fluid in dem Strömungspfad strömt; Abschlussplatten, die an beiden Enden in einer Schichtungsrichtung in dem Rippenplatten-Schichtkörper vorgesehen sind; und eine Zu- und Ablaufverrohrung, die mit den Abschlussplatten verbunden ist und durch welche das erste Fluid, das in dem Strömungspfad einer jeden der Rippenplatten in dem Rippenplatten-Schichtkörper strömt, hindurchfließt, wobei der Wärmetauscher dafür ausgelegt ist, zu bewirken, dass ein zweites Fluid zwischen Schichten des Rippenplatten-Schichtkörpers hindurchströmt, und dadurch einen Wärmeaustausch zwischen dem ersten Fluid und dem zweiten Fluid zu vollziehen, wobei eine jede der Rippenplatten enthält: einen Strömungspfadbereich mit einer Vielzahl von geradlinigen Erstfluidströmungspfaden, so dass das erste Fluid parallel strömt; und einen Kopfteilbereich mit einem Kopfteil-Strömungspfad, welcher die Verbindung zwischen den entsprechenden geradlinigen Erstfluidströmungspfaden in dem Strömungspfadbereich und der Zu- und Ablaufverrohrung bildet; und eine jede der Abschlussplatten einen Vorsprungsabschnitt zur Strömungspfadabstützung aufweist und der Vorsprungsabschnitt zur Strömungspfadabstützung an einer Außenwand des Strömungspfads in der Rippenplatte anstößt, welche der Abschlussplatte gegenüberliegt.
Wärmetauscher nach Anspruch 8, wobei der Vorsprungsabschnitt zur Strömungspfadabstützung der Abschlussplatte eine geradlinige Gratform entlang den geradlinigen Erstfluidströmungspfaden aufweist.
Wärmetauscher nach Anspruch 8, wobei es sich bei dem Vorsprungsabschnitt zur Strömungspfadabstützung der Abschlussplatte um eine Vielzahl von Vorsprüngen handelt, die entlang einer Strömungsrichtung des zweiten Fluids angeordnet sind.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 10, ferner Seitenplatten enthaltend, die dafür ausgelegt sind, die beiden Abschlussplatten auf beiden Seiten in einer senkrecht zu der Schichtungsrichtung verlaufenden Richtung sandwichartig zu umgeben, wobei die beiden Abschlussplatten an beiden Enden in der Schichtungsrichtung des Rippenplatten-Schichtkörpers vorgesehen sind.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei bei der Rippenplatte die Kopfteilbereiche auf beiden Seiten vorgesehen sind und die Kopfteil-Strömungspfade in den Kopfteilbereichen auf beiden Seiten eine symmetrische Form aufweisen.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei bei der Rippenplatte der Kopfteilbereich auf einer Stirnseite vorgesehen ist und die Zu- und Ablaufverrohrung an einer Stelle vorgesehen ist, die dem Kopfteilbereich entspricht.