DE112018001666T5

DE112018001666T5 - Wärmetauscher

Info

Publication number: DE112018001666T5
Application number: DE112018001666.8T
Authority: DE
Inventors: Takahiro Maeda; Satoshi Sakimichi; Masaki Harada
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2017-03-29
Filing date: 2018-02-22
Publication date: 2020-01-30
Also published as: WO2018180058A1; JP2018169073A; CN110300878A

Abstract

Ein Wärmetauscher (1) tauscht Wärme zwischen Luft und einer Kühlflüssigkeit aus. Ein Lufteinlass (131, 171) ist an einer Seite des Wärmetauschers (1) vorgesehen und liefert Luft zu einem Luftkanal. Ein Luftauslass (141, 181) ist an der anderen Seite des Wärmetauschers (1) vorgesehen und gibt die Luft von dem Luftkanal ab. Ein Kühlflüssigkeitseinlass (41, 45) ist in einem Abschnitt an einer Seite eines Luftauslasses (141, 181) des Wärmetauschers (1) vorgesehen und liefert eine Kühlflüssigkeit zu einem Kühlflüssigkeitskanal. Ein Kühlflüssigkeitsauslass (42, 46) ist in einem Abschnitt an einer Seite eines Lufteinlasses (131, 171) des Wärmetauschers (1) vorgesehen und gibt die Kühlflüssigkeit von dem Kühlflüssigkeitskanal ab. Eine erste Rippe (31) ist in einem Bereich an der Seite des Lufteinlasses (131, 171) des Luftkanals angeordnet. Eine zweite Rippe (32) mit einem höheren Wärmeübertragungskoeffizienten als die erste Rippe ist so angeordnet, dass sie sich von der Seite des Luftauslasses (141, 181) zu der Seite des Lufteinlasses (131, 171) in dem Luftkanal erstreckt.

Description

Querverweis auf zugehörige Anmeldung
Die vorliegende Anmeldung ist auf die am 29. März 2017 angemeldete japanische Patentanmeldung JP 2017-065497 gegründet, auf deren Inhalt hierbei Bezug genommen wird.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher, der Wärme zwischen Luft und einer Kühlflüssigkeit austauscht.
Hintergrund des Standes der Technik
Aus dem Stand der Technik ist ein Wärmetauscher bekannt, der an einem Fahrzeug oder dergleichen montiert ist und der Wärme zwischen Luft für einen Einlass oder Auslass und einer Kühlflüssigkeit wie beispielsweise ein Kühlmittel austauscht.
Der in Patentdokument 1 beschriebene Wärmetauscher ist ein wassergekühlter Ladeluftkühler der Gegenströmungsart, bei dem aufgeladene Luft und eine Kühlmittelströmung einander gegenüberstehen. Im Allgemeinen umfassen die Arten der Ladeluftkühler den Gegenströmungstyp wie beispielsweise jener, der in Patentdokument 1 beschrieben ist, und einen Querströmungstyp, bei dem aufgeladene Luft und eine Kühlmittelströmung senkrecht zueinander sind. Die Ladeluftkühler der Gegenströmungsart und der Querströmungsart werden wahlweise in Abhängigkeit von den Bedingungen wie beispielsweise einem Montageraum an einem Fahrzeug angewendet.
Dokumente des zugehörigen Standes der Technik
Patentdokumente
Patentdokument 1: EP 1707911 A1
Zusammenfassung der Erfindung
Der Ladeluftkühler der Gegenströmungsart hat im Allgemeinen einen längeren Luftkanal und eine kleinere Querschnittsfläche des Luftkanals als der Ladeluftkühler der Querströmungsart in dem Fall, bei dem diese Ladeluftkühler die gleiche Wärmeaustauschleistung aufzeigen, was zu einem größeren Druckverlust in dem Luftkanal führt. Ein derartiger hoher Druckverlust in dem Luftkanal, der bei dem Ladeluftkühler mit sich gebracht wird, führt in nachteilhafter Weise zu einer Verschlechterung der Verbrennungsmotorleistung.
Wenn der Rippenabstand der Rippen, die in dem Luftkanal des Ladeluftkühlers vorgesehen sind, erweitert wird, nimmt der Druckverlust in dem Luftkanal ab, jedoch wird die Wärmeaustauschleistung des Ladeluftkühlers verschlechtert. Im Gegensatz dazu wird, wenn der Rippenabstand der Rippen schmal gestaltet wird, die Wärmeaustauschleistung des Ladeluftkühlers verbessert, jedoch nimmt der Druckverlust in dem Luftkanal zu.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wärmetauscher zu schaffen, der den Druckverlust in dem Luftkanal reduzieren kann, ohne die Wärmeaustauschleistung zu vermindern.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung hat ein Wärmetauscher zum Austauschen von Wärme zwischen Luft und einer Kühlflüssigkeit, wobei der Wärmetauscher Folgendes aufweist:

einen Lufteinlass, der an einer Seite des Wärmetauschers vorgesehen ist und so aufgebaut ist, dass er Luft zu einem Luftkanal liefert;
einen Luftauslass, der an einer anderen Seite des Wärmetauschers vorgesehen ist und so aufgebaut ist, dass er die Luft aus dem Luftkanal abgibt;
einen Kühlflüssigkeitseinlass, der in einem Abschnitt an einer Luftauslassseite des Wärmetauschers vorgesehen ist und so aufgebaut ist, dass er eine Kühlflüssigkeit zu einem Kühlflüssigkeitskanal liefert;
einen Kühlflüssigkeitsauslass, der in einem Abschnitt an einer Lufteinlassseite des Wärmetauschers vorgesehen ist und so aufgebaut ist, dass er die Kühlflüssigkeit aus dem Kühlflüssigkeitskanal abgibt;
eine erste Rippe, die in einem Bereich an der Lufteinlassseite des Luftkanals angeordnet ist; und
eine zweite Rippe, die in dem Luftkanal von der Luftauslassseite zu der Lufteinlassseite angeordnet ist, wobei die zweite Rippe einen Wärmeübertragungskoeffizienten hat, der höher als derjenige der ersten Rippe ist.

Die Erfinder haben Temperaturänderungsraten der Luftströmung durch die Luftkanäle in einem Wärmetauscher der Gegenströmungsart (nachstehend ist dieser als „herkömmlicher Wärmetauscher“ bezeichnet) untersucht, der die gleichen Rippen hatte, die über einen Bereich von den Einlässen zu den Auslässen der Luftkanäle eingebaut waren. Als Ergebnis wurde herausgefunden, dass die Lufttemperaturänderungsrate in dem herkömmlichen Wärmetauscher außerordentlich gering innerhalb eines vorbestimmten Bereiches des Luftkanals von der Luftauslassseite zu der Lufteinlassseite wird. Dies ist so, weil die Temperaturdifferenz zwischen der Luft und der Kühlflüssigkeit an der Luftauslassseite des Luftkanals in dem herkömmlichen Wärmetauscher geringer wird, was somit seine Wärmeaustauscheffizienz vermindert.
Aus diesem Grund ist in dem Wärmetauscher gemäß dem vorstehend erwähnten einen Aspekt die zweite Rippe, die den höheren Wärmeübertragungskoeffizienten hat, so angeordnet, dass sie sich von der Luftauslassseite zu der Lufteinlassseite erstreckt. Somit wird die Wärmeaustauscheffizienz in einem Bereich verbessert, bei dem die zweite Rippe angeordnet ist, und dadurch wird die Wärmeaustauschleistung des gesamten Wärmetauschers verbessert. Andererseits ist die erste Rippe, die den niedrigeren Wärmeübertragungskoeffizienten hat, in einem Bereich an der Lufteinlassseite des Luftkanals angeordnet, womit ein Druckverlust in dem Luftkanal vermindert wird. Daher kann, wenn der Wärmetauscher gemäß dem einen Aspekt und der herkömmliche Wärmetauscher die gleiche Wärmeaustauschleistung aufzeigen, der Wärmetauscher gemäß dem einen Aspekt den Druckverlust in dem Luftkanal stärker reduzieren als bei dem herkömmlichen Wärmetauscher. Außerdem kann, wenn der Wärmetauscher gemäß dem einen Aspekt und der herkömmliche Wärmetauscher im Wesentlichen das gleiche Niveau an Druckverlust in dem Luftkanal aufzeigen, der Wärmetauscher gemäß dem einen Aspekt außerdem die Wärmeaustauschleistung über den gesamten Wärmetauscher selbst im Vergleich zu dem herkömmlichen Wärmetauscher verbessern.
Figurenliste

1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Wärmetauschers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
2 zeigt eine Explosionsansicht des Wärmetauschers.
3 zeigt eine Darstellung von Teilquerschnitten von Rohren, die in dem Wärmetauscher umfasst sind.
4 zeigt ein Beispiel einer Rippe, die in dem Wärmetauscher umfasst ist.
5 zeigt ein Beispiel einer Rippe, die in dem Wärmetauscher umfasst ist.
6 zeigt ein Beispiel einer Rippe, die in dem Wärmetauscher umfasst ist.
7 zeigt ein Beispiel einer Rippe, die in dem Wärmetauscher umfasst ist.
8 zeigt ein Beispiel einer Rippe, die in dem Wärmetauscher umfasst ist.
9 zeigt eine graphische Darstellung des Zustandes der Temperaturänderungen der Luft, die durch einen Luftkanal in einem herkömmlichen Wärmetauscher strömt.
10 zeigt eine graphische Darstellung des Zustandes der Temperaturänderungen von Luft, die durch einen Luftkanal des herkömmlichen Wärmetauschers strömt.
11 zeigt eine graphische Darstellung einer Temperaturänderungsrate pro Längeneinheit des Luftkanals, durch den die Luft in dem herkömmlichen Wärmetauscher strömt.
12 zeigt eine graphische Darstellung einer Temperaturänderungsrate pro Längeneinheit des Luftkanals, durch den die Luft in dem herkömmlichen Wärmetauscher strömt.
13 zeigt eine Darstellung von Testbedingungen zum Bestätigen der Effekte des Wärmetauschers des ersten Ausführungsbeispiels.
14 zeigt eine graphische Darstellung des Zustandes von Temperaturänderungen der Luft, die durch den Luftkanal des Wärmetauschers des ersten Ausführungsbeispiels und des herkömmlichen Wärmetauschers strömt.
15 zeigt eine graphische Darstellung des Zustandes eines Druckverlustes der Luft, die durch den Luftkanal in den Wärmetauscher des ersten Ausführungsbeispiels und des herkömmlichen Wärmetauschers strömt.
16 zeigt eine Explosionsansicht eines Wärmetauschers eines zweiten Ausführungsbeispiels.
17 zeigt eine Explosionsansicht eines Wärmetauschers eines dritten Ausführungsbeispiels.

Beschreibung der Ausführungsbespiele
Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In den jeweiligen folgenden Ausführungsbeispielen sind die Teile, die zueinander gleich oder äquivalent sind, anhand gleicher Bezugszeichen bezeichnet und sind nachstehend beschrieben.
Erstes Ausführungsbeispiel
Ein erstes Ausführungsbeispiel ist nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Ein Wärmetauscher des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist ein wassergekühlter Ladeluftkühler, der an einem Fahrzeug oder dergleichen montiert ist und Wärme zwischen Ansaugluft (Einlassluft), die durch einen Turbolader komprimiert wird, und einem Verbrennungsmotorkühlmittel als eine Kühlflüssigkeit tauscht. Genauer gesagt ist der Wärmetauscher ein wassergekühlter Ladeluftkühler der Gegenströmungsart, der so aufgebaut ist, dass er bewirkt, dass die Luft und die Kühlflüssigkeit so strömen, dass sie einander im Inneren eines Gehäuses zugewandt sind.
Wie dies in den 1 bis 3 gezeigt ist, hat ein Wärmetauscher 1 ein Gehäuse 10, eine Vielzahl an Rohren 20, erste Rippen 31, zweite Rippen 32 und dergleichen. Jedes dieser Elemente ist aus Metall wie beispielsweise Aluminium ausgebildet, und die jeweiligen Elemente sind miteinander durch Löten oder dergleichen verbunden.
Das Gehäuse 10 bildet einen Außenmantel des Wärmetauschers 1 und hat in ihm Luftkanäle und Kühlflüssigkeitskanäle. Das Gehäuse 10 ist aus einer ersten bis vierten Platte 11 bis 14 gebildet. Die erste Platte 11 hat einen Seitenflächenabschnitt 111 und auch einen oberen Flächenabschnitt 112 und einen unteren Flächenabschnitt 113, die sich beide vertikal von beiden Enden des Seitenflächenabschnittes 111 in Bezug auf den Seitenflächenabschnitt 111 erstrecken. In ähnlicher Weise hat die zweite Platte 12 einen zweiten Flächenabschnitt 121 und auch einen oberen Flächenabschnitt 122 und einen unteren Flächenabschnitt 123, von denen beide sich vertikal von beiden Enden des Seitenflächenabschnittes 121 in Bezug auf den Seitenflächenabschnitt 121 erstrecken. Die Ausdrücke „Seitenflächenabschnitt“, „oberer Flächenabschnitt“ und „unterer Flächenabschnitt“, die hierbei verwendet werden, dienen lediglich erläuternden Zwecken und zeigen nicht die Richtung, in der Wärmetauscher 1 an einem Fahrzeug montiert ist.
In einem Zustand, bei dem die erste Platte 11 und die zweite Platte 12 so angeordnet sind, dass sie einander zugewandt sind, sind die Enden der oberen Flächenabschnitte 112 und 122 der ersten Platte 11 und der zweiten Platte 12 miteinander verbunden, und die Enden der unteren Flächenabschnitte 113 und 123 der ersten Platte 11 und der zweiten Platte 12 sind miteinander verbunden. Die dritte Platte 13 ist mit einer Öffnungsseite eines Elementes verbunden, das zu einer zylindrischen Form ausgebildet ist, durch die erste Platte 11 und die zweite Platte 12. Eine Vielzahl an Lufteinlässen 131 ist in der dritten Platte 13 ausgebildet. Die vierte Platte 14 ist mit der anderen Öffnungsseite des Elementes verbunden, das in der Form eines viereckigen Zylinders ausgebildet ist. Eine Vielzahl an Luftauslässen 141 ist in der vierten Platte ausgebildet.
Die Vielzahl vorgesehenen Rohre 20 sind im Inneren des Gehäuses 10 vorgesehen. Jedes der Vielzahl an Rohren 20 ist in einer flachen zylindrischen Form ausgebildet. Diese Rohre sind übereinander unter vorbestimmten Intervallen im Inneren des Gehäuses 10 gestapelt. Die einen Öffnungen der Rohre 20 sind mit den in Vielzahl vorgesehenen Lufteinlässen 131 der dritten Platte 13 verbunden. Die anderen Öffnungen der Rohre 20 sind mit den Luftauslässen 141 der vierten Platte 14 verbunden. Daher sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel Strömungskanäle, die im Inneren der Vielzahl an Rohren 20 ausgebildet sind, Luftkanäle. Luft wird in die Luftkanäle von den Lufteinlässen 131 geliefert, die an einer Seite des Gehäuses 10 vorgesehen sind. Die durch die Luftkanäle strömende Luft wird aus den Luftauslässen 141 abgegeben, die an der anderen Seite des Gehäuses 10 vorgesehen sind.
Innenrippen 30 (das heißt, Luftkanalrippen 30) sind im Inneren der jeweiligen Rohre 20 vorgesehen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist jede Innenrippe 30 aus der ersten Rippe 31 und der zweiten Rippe 32 gebildet. Die erste Rippe 31 ist in einem Bereich an der Seite des Lufteinlasses 131 von jedem Luftkanal angeordnet. In 3 ist die Länge des Luftkanals anhand Lt gezeigt, ist die Länge der ersten Rippe 31 anhand L1 gezeigt und ist die Länge der zweiten Rippe 32 anhand L2 gezeigt. Die Länge L2 der zweiten Rippe 32 beträgt 40% oder weniger der Länge Lt des Luftkanals. Das heißt, die zweite Rippe 32 ist in einem Bereich des Luftkanals innerhalb eines Bereiches von mehr als 0% und 40% oder weniger als die Länge Lt des Luftkanals von der Seite des Luftauslasses 141 zu der Seite des Lufteinlasses 131 angeordnet.
Die zweite Rippe 32 hat einen höheren Wärmeübertragungskoeffizienten als die erste Rippe 31. Verschiedene Arten an Rippen können als die erste Rippe 31 und die zweite Rippe 32 angewendet werden. Beispiele der ersten Rippe 31 und der zweiten Rippe 32 umfassen eine gerade Rippe 34, wie sie in 4 gezeigt ist, eine Rippe 35 mit einer Luftschlitzkonstruktion, die in 5 gezeigt ist, eine Versatzrippe 36, die in 6 gezeigt ist, eine wellenartige Rippe 37, die in 7 gezeigt ist, und eine Rippe 38 mit Flügeln, die in 8 gezeigt ist. Die ersten Rippen 31 und die zweiten Rippen 32 können von verschiedenen Arten oder von der gleichen Art sein. Indem der Rippenabstand der zweiten Rippe 32 schmaler als der Rippenabstand der ersten Rippe 31 gestaltet wird, kann der Wärmeübertragungskoeffizient der zweiten Rippe 32 erhöht werden. Alternativ kann die Art der zweiten Rippe 32 eine Art sein, die einen höheren Wärmeübertragungskoeffizienten als die Art der ersten Rippe 31 hat.
Ein Einlassrohr 41, das als ein Kühlflüssigkeitseinlass dient, ist mit der ersten Platte 11 verbunden, die in dem Gehäuse 10 umfasst ist. Das Einlassrohr 41 ist in einem Abschnitt an der Seite des Luftauslasses 141 des Gehäuses 10 vorgesehen. Ein Auslassrohr 42, das ein Kühlmittelauslass dient, ist mit der zweiten Platte 12 verbunden. Das Auslassrohr 42 ist in einem Abschnitt an der Seite des Lufteinlasses 131 des Gehäuses 10 vorgesehen. Daher sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel Strömungskanäle, die im Inneren des Gehäuses 10 und an der Außenseite der Vielzahl an Rohren 20 ausgebildet sind, die Kühlflüssigkeitskanäle. Die Kühlflüssigkeit wird von dem Einlassrohr 41 in die Kühlflüssigkeitskanäle geliefert. Die durch die Kühlflüssigkeitskanäle strömende Kühlflüssigkeit wird aus dem Auslassrohr 42 abgegeben. Die Kühlflüssigkeitskanäle sind mit Rippen 40 (das heißt, Kühlflüssigkeitskanalrippen 40) versehen.
Durch den vorstehend erwähnten Aufbau kann der Wärmetauscher 1 Wärme zwischen der Luft, die durch die Luftkanäle strömt, und der Kühlflüssigkeit, die durch die Kühlflüssigkeitskanäle strömt, austauschen.
Der Ladeluftkühler muss den Druckverlust in dem Luftkanal verringern, um einen Aufladedruck der Einlassluft (Ansaugluft), die zu den Zylindern des Verbrennungsmotors geliefert werden soll, zu verbessern.
Im Allgemeinen ist ein Wärmetauscher so aufgebaut, dass dann, wenn der Rippenabstand der in den Luftkanälen vorgesehenen Rippen erweitert wird, der Druckverlust in dem Luftkanal abnimmt, jedoch wird sein Wärmeaustauschvermögen (Wärmeaustauschleistung) verschlechtert. Wenn andererseits der Rippenabstand der in den Luftkanälen des Wärmetauschers vorgesehenen Rippen schmaler gestaltet wird (verengt wird), wird sein Wärmeaustauschvermögen verbessert, jedoch nimmt der Druckverlust in dem Luftkanal zu. Das heißt, das Wärmeaustauschvermögen (die Wärmeaustauschleistung) des Wärmetauschers hat eine Wechselbeziehung mit dem Druckverlust in dem Luftkanal. Daher kann, wenn ein Aufbau des Wärmetauschers mit einem verbesserten Wärmeaustauschvermögen erzielt werden kann, während der Druckverlust in dem Luftkanal bei dem gleichen Niveau wie bei dem herkömmlichen Wärmetauscher gehalten wird, dieser Aufbau den Druckverlust in dem Luftkanal verringern, während sein Wärmeaustauschvermögen bei dem gleichen Niveau wie bei dem herkömmlichen Wärmetauscher gehalten wird. Der hierbei verwendete Ausdruck „herkömmlicher Wärmetauscher“ bedeutet einen Wärmetauscher, der die gleichen Rippen über eine Fläche von den Einlässen zu den Auslässen der Luftkanäle hat.
Die Erfinder haben den Zustand von Temperaturänderungen der Luft, die durch Luftkanäle in einem herkömmlichen Wärmetauscher strömt, durch Experimente und Simulationen (nachstehend als Tests bezeichnet) untersucht. Die Testergebnisse sind in den 9 bis 12 gezeigt. In den graphischen Darstellungen der 9 bis 12 zeigen im Hinblick auf die Linien, die durch die Bezugszeichen A bis E gezeigt sind, die durch gleiche Bezugszeichen bezeichneten Linien die Ergebnisse des gleichen Tests.
Die 9 bis 12 zeigen die Testergebnisse, die durch Ausführung des Tests erlangt wurden, bei dem die Strömungen der Luft bei fünf Lufttemperaturen zwischen 100°C und 200°C an dem Lufteinlass dazu gebracht wurde, dass sei durch die Luftkanäle unter Verwendung des herkömmlichen Wärmetauschers traten, und dann die jeweiligen Lufttemperaturen an dem Luftauslass auf eine vorbestimmte Solltemperatur (beispielsweiser 45°C) abnahmen. 9 zeigt die Temperaturänderungen der Luft in Anhängigkeit von der Position in dem Luftkanal während des Tests. 10 zeigt die Ergebnisse von 9 anhand einer Darlegung der jeweiligen Positionen in dem Luftkanal in Prozenteinheiten im Hinblick auf die horizontale Achse des Graphen von 9, wobei der Lufteinlass als 0% ausgedrückt ist und der Luftauslass als 100% ausgedrückt ist.
11 zeigt eine Temperaturänderungsrate pro Längeneinheit des Luftkanals auf der Basis der Temperaturänderungen der Luft, die in den Graphen von 9 gezeigt sind. 12 zeigt die Ergebnisse aus 11 anhand einer Darlegung der jeweiligen Positionen in dem Luftkanal in Prozenteinheiten im Hinblick auf die horizontale Achse des Graphen von 11, wobei der Lufteinlass als 0% ausgedrückt ist und der Luftauslass als 100% ausgedrückt ist.
Wie dies anhand einer durch eine Markierung X in 12 gezeigten Strichpunktlinie umschlossen ist, wird in dem herkömmlichen Wärmetauscher die Lufttemperaturänderungsrate an der Position außerordentlich gering, die 40% der Länge des Luftkanals von der Luftauslassseite zu der Lufteinlassseite entspricht. Der Grund dafür ist, dass eine Temperaturdifferenz zwischen der Luft und der Kühlflüssigkeit an der Luftauslassseite des Luftkanals geringer wird, womit die Wärmeaustauscheffizienz des Wärmetauschers reduziert wird.
Aus diesem Grund ist in dem Wärmetauscher des vorliegenden Ausführungsbeispiels die zweite Rippe, die einen höheren Wärmeübertragungskoeffizienten als die erste Rippe hat, in dem Bereich des Luftkanals innerhalb eines Bereiches von bis zu 40% der Länge des Luftkanals von der Luftauslassseite zu der Lufteinlassseite angeordnet. Die Effekte eines derartigen Aufbaus werden anhand der Tests bestätigt. Die Testbedingungen und Ergebnisse zu diesem Zeitpunkt sind in den 13 bis 15 gezeigt. Die Basisbedingungen der Tests sind wie folgt.
Temperatur der Luft an dem Lufteinlass: Tg1 = 130°C
Druck der Luft an dem Lufteinlass: Pg1 = 220kPa - a
Strömungsrate der Luft, die zu dem Luftkanal geliefert wird: Gg = 200g/s
Temperatur des Kühlmittels an dem Kühlflüssigkeitseinlass: Tw1 = 35°C
Strömungsrate des Kühlmittels, das zu dem Kühlflüssigkeitskanal geliefert wird: Gw = 10L/min
13 zeigt eine schematische Darstellung entsprechend dem Wärmetauscher des vorliegenden Ausführungsbeispiels mit hierbei beschriebenen spezifischen Testbedingungen. Wie dies in 13 gezeigt ist, sind die Innenmaße des Querschnittes des Luftkanals wie folgt: Längsmaß: Ht = 130mm, Seitenmaß: Wt = 60mm und Längsmaß: Lt = 215mm.
Die erste Rippe besteht aus einer geraden Rippe mit einem Rippenabstand Fp = 1,5mm. Die Länge L1 der ersten Rippe ist innerhalb eines Bereiches bis zu 60% der Länge Lt des Luftkanals von der Lufteinlassseite zu der Luftauslassseite festgelegt.
Die zweite Rippe ist eine Versatzrippe mit einem Rippenabstand Fp = 1,5mm. Die Länge L2 der zweiten Rippe ist innerhalb eines Bereiches bis zu 40% der Länge Lt des Luftkanals von der Luftauslassseite zu der Lufteinlassseite festgelegt.
Der Wärmeübertragungskoeffizient der ersten Rippe, die in dem Wärmetauscher des vorliegenden Ausführungsbeispiels umfasst ist, ist niedriger als der Wärmeübertragungskoeffizient der Rippe, die in dem herkömmlichen Wärmetauscher umfasst ist. Im Gegensatz dazu ist der Wärmeübertragungskoeffizient der zweiten Rippe, die in dem Wärmetauscher des vorliegenden Ausführungsbeispiels umfasst ist, höher als der Wärmeübertragungskoeffizient der Rippe, die in dem herkömmlichen Wärmetauscher umfasst ist.
Die 14 und 15 zeigen die Ergebnisse der Tests, die unter den in 13 gezeigten Testbedingungen ausgeführt wurden. In den 14 und 15 zeigt die durchgehende Linie M Temperaturänderungen der Luft in Abhängigkeit von den Positionen in dem Luftkanal des Wärmetauschers des vorliegenden Ausführungsbeispiels, und die gestrichelte Linie N zeigt Temperaturänderungen der Luft in Abhängigkeit von den Positionen in dem Luftkanal des herkömmlichen Wärmetauschers. Die 14 und 15 zeigen die jeweiligen Positionen in dem Luftkanal in Prozenteinheiten auf ihren horizontalen Achsen, wobei der Lufteinlass als 0% ausgedrückt ist und der Luftauslass als 100% ausgedrückt ist.
Wie dies in 14 gezeigt ist, ist in einem Bereich des Luftkanals innerhalb eines Bereiches von dem Lufteinlass bis zu 60% der Länge des Luftkanals die Lufttemperatur des Wärmetauschers des vorliegenden Ausführungsbeispiels höher als die Lufttemperatur des herkömmlichen Wärmetauschers. Jedoch ist in dem Bereich von 60% der Länge des Luftkanals zu dem Luftauslass die Lufttemperatur in dem Wärmetauscher des vorliegenden Ausführungsbeispiels niedriger als die Lufttemperatur in dem herkömmlichen Wärmetauscher. Eine Temperatur Tg2 an dem Luftauslass des Wärmetauschers des vorliegenden Ausführungsbeispiels betrug 37,6°C, wohingegen eine Temperatur Tg2 an dem Luftauslass des herkömmlichen Wärmetauschers 41,4°C beträgt. Daher war die Temperatur Tg2 an dem Luftauslass des Wärmetauschers des vorliegenden Ausführungsbeispiels niedriger als die Temperatur an dem Luftauslass des herkömmlichen Wärmetauschers um 3,8°C.
Wie dies in 15 gezeigt ist, ist in einem Bereich des Luftkanals innerhalb eines Bereiches von dem Lufteinlass bis zu 60% der Länge des Luftkanals der Druckverlust in dem Luftkanal des Wärmetauschers des vorliegenden Ausführungsbeispiels geringer als der Druckverlust in dem Luftkanal des herkömmlichen Wärmetauschers. Jedoch ist in dem Bereich von 60% der Länge des Luftkanals zu dem Auslass der Druckverlust in dem Luftkanal des Wärmetauschers des vorliegenden Ausführungsbeispiels größer als der Druckverlust in dem Luftkanal des herkömmlichen Wärmetauschers. Folglich ist der Druckverlust an dem Luftauslass in dem Luftkanal des Wärmetauschers des vorliegenden Ausführungsbeispiels im Wesentlichen der gleiche wie der Druckverlust in dem Luftkanal des herkömmlichen Wärmetauschers.
Aus den vorstehend erwähnten Testergebnissen hat der Wärmetauscher des vorliegenden Ausführungsbeispiels die folgenden Funktionen und Effekte. Das heißt, der Wärmetauscher des vorliegenden Ausführungsbeispiels kann das Wärmeaustauschvermögen über den gesamten Wärmetauscher selbst verbessern, während der Druckverlust in dem Luftkanal im Wesentlichen bei dem gleichen Niveau wie bei dem herkömmlichen Wärmetauscher gehalten wird. Wie dies vorstehend erwähnt ist, hat das Wärmeaustauschvermögen des Wärmetauschers eine Wechselbeziehung mit dem Druckverlust in dem Luftkanal. Daher kann, indem der Wärmetauscher des vorliegenden Ausführungsbeispiels und der herkömmliche Wärmetauscher so festgelegt werden, dass sie das gleiche Wärmeaustauschvermögen haben, der Wärmetauscher des vorliegenden Ausführungsbeispiels den Druckverlust in dem Luftkanal stärker reduzieren als der herkömmliche Wärmetauscher.
Der Wärmetauscher des vorliegenden Ausführungsbeispiels kann verschiedene Arten an Rippen als die erste Rippe 31 und die zweite Rippe 32 anwenden. Somit kann der Wärmeübertragungskoeffizient der zweiten Rippe 32 höher festgelegt werden als der Wärmeübertragungskoeffizient der ersten Rippe 31.
Der Wärmetauscher des vorliegenden Ausführungsbeispiels kann die zweite Rippe 32 anwenden, die einen schmaleren Rippenabstand als einen Rippenabstand der ersten Rippe 31 hat. Somit kann der Wärmeübertragungskoeffizient der zweiten Rippe 32 höher festgelegt werden als der Wärmeübertragungskoeffizient der ersten Rippe 31.
Indem die erste Rippe 31 und die zweite Rippe 32 im Hinblick auf den Rippenabstand und die Rippenart unterschieden werden, kann der Wärmetauscher des vorliegenden Ausführungsbeispiels den Wärmeübertragungskoeffizienten der zweiten Rippe 32 höher als den Wärmeübertragungskoeffizienten der ersten Rippe 31 festlegen.
Zweites Ausführungsbeispiel
Ein zweites Ausführungsbeispiel ist nachstehend beschrieben. Das zweite Ausführungsbeispiel ist eine Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels im Hinblick auf den Aufbau des Luftkanals und des Kühlflüssigkeitskanals des Wärmetauschers 1.
Wie dies in 16 gezeigt ist, hat der Wärmetauscher 1 des zweiten Ausführungsbeispiels das Gehäuse 10, die Vielzahl an Rohren 20, die ersten Rippen 31, Zwischenrippen 33, die zweiten Rippen 32 und dergleichen.
Das Gehäuse 10 bildet einen Außenmantel des Wärmetauschers 1 und hat Luftkanäle und Kühlflüssigkeitskanäle in ihm. Das Gehäuse 10 ist aus einer ersten Kanalplatte 15, einer zweiten Kanalplatte 16, einer ersten Verstemmplatte 17 und einer zweiten Verstemmplatte 18 ausgebildet. Die erste Kanalplatte 15 hat einen Seitenflächenabschnitt 151 und einen oberen Flächenabschnitt 152 und einen unteren Flächenabschnitt 153, von denen beide sich vertikal von beiden Enden des Seitenflächenabschnittes 151 in Bezug auf den Seitenflächenabschnitt 151 erstrecken. In ähnlicher Weise hat die zweite Kanalplatte 16 einen Seitenflächenabschnitt 161 und auch einen oberen Flächenabschnitt 162 und einen unteren Flächenabschnitt 163, von denen beide sich vertikal von beiden Enden des Seitenflächenabschnittes 161 in Bezug auf den Seitenflächenabschnitt 161 erstrecken. Die hierbei verwendeten Ausdrücke „Seitenflächenabschnitt“, „oberer Flächenabschnitt“ und „unterer Flächenabschnitt“ dienen lediglich erläuternden Zwecken und zeigen nicht die Richtung, in der der Wärmetauscher 1 an einem Fahrzeug montiert ist. In einem Zustand, bei dem die erste Kanalplatte 15 und die zweite Kanalplatte 16 so angeordnet sind, dass die Seitenflächenabschnitte 151 und 161 aneinander zugewandt sind, sind die Enden der oberen Flächenabschnitte 152 und 162 der ersten Kanalplatte 15 und der zweiten Kanalplatte 16 miteinander verbunden, und sind die Enden der unteren Flächenabschnitte 153 und 163 der ersten Kanalplatte 15 und der zweiten Kanalplatte 16 miteinander verbunden. Die erste Verstemmplatte 17 ist mit der einen Öffnungsseite eines Elementes verbunden, das zu einer zylindrischen Form durch die erste Kanalplatte 15 und die zweite Kanalplatte 16 ausgebildet ist. Ein Lufteinlass 171 ist in der ersten Verstemmplatte 17 ausgebildet. Die zweite Verstemmplatte 18 ist mit der anderen Öffnungsseite des Elementes verbunden, das in der Form eines viereckigen Zylinders ausgebildet ist. Ein Luftauslass 181 ist in der zweiten Verstemmplatte 18 ausgebildet.
Die in Vielzahl vorgesehenen Rohre 20 sind im Inneren des Gehäuses 10 vorgesehen. Jedes der Vielzahl an Rohren 20 ist in einer flachen zylindrischen Form ausgebildet. Diese Rohre sind aufeinander unter vorbestimmten Intervallen in dem Inneren des Gehäuses 10 gestapelt. Ein Luftkanal ist zwischen den benachbarten Rohren 20 ausgebildet. Das heißt, die Luftkanäle des zweiten Ausführungsbeispiels sind Strömungskanäle, die im Inneren des Gehäuses 10 und an der Außenseite der Vielzahl an Rohren 20 ausgebildet sind.
Außenrippen 30 (das heißt, Luftkanalrippen 30) sind in den Luftkanälen vorgesehen. Im zweiten Ausführungsbeispiel ist jede Außenrippe 30 (das heißt, die Luftkanalrippe 30) aus der ersten Rippe 31, der Zwischenrippe 33 und der zweiten Rippe 32 aufgebaut. Die erste Rippe 31 ist in einem Bereich an der Seite des Lufteinlasses 171 des Luftkanals angeordnet. Die Zwischenrippe 33 ist an der stromabwärtigen Seite der ersten Rippe 31 angeordnet. Die zweite Rippe 32 ist in einem Bereich des Luftkanals innerhalb eines Bereiches von mehr als 0% und 40% oder weniger der Länge des Luftkanals von der Seite des Luftauslasses 181 zu der Seite des Lufteinlasses 171 angeordnet.
Die zweite Rippe 32 hat einen höheren Wärmeübertragungskoeffizienten als sowohl die erste Rippe 31 als auch die Zwischenrippe 33. Verschiedene Arten an Rippen können als die erste Rippe 31, die zweite Rippe 32 und die Zwischenrippe 33 angewendet werden. Wie dies in den 4 bis 8 gezeigt ist, umfassen Beispiele der ersten Rippe 31, der zweiten Rippe 32 und der Zwischenrippe 33 die gerade Rippe 34, die Rippe 35 mit einer Luftschlitzkonstruktion, die Versatzrippe 36, die wellenartige Rippe 37, die Rippe 38 mit Flügeln und dergleichen. Die erste Rippe 31, die zweite Rippe 32 und die Zwischenrippe 33 können von verschiedenen Arten sein oder sie können von der gleichen Art sein. Indem der Rippenabstand der zweiten Rippe 32 kleiner als der Rippenabstand von sowohl der ersten Rippe 31 als auch der Zwischenrippe 33 gestaltet wird, kann der Wärmeübertragungskoeffizient der zweiten Rippe 32 höher werden als derjenige von sowohl der ersten Rippe 31 als auch der Zwischenrippe 33. Alternativ kann die Art der zweiten Rippe 32 eine solche Art sein, die einen höheren Wärmeübertragungskoeffizient als die Art von sowohl der ersten Rippe 31 als auch der Zwischenrippe 33 hat.
Die gestapelten in Vielzahl vorgesehenen Rohre 20 stehen miteinander in der Stapelrichtung durch zumindest zwei Kommunikationskanäle 43 und 44 in Kommunikation. Von den beiden Öffnungen, die in der ersten Kanalplatte 15 ausgebildet sind, ist eine Öffnung, die mit dem Kommunikationskanal 43 an der Seite des Luftauslasses 181 in Kommunikation steht, ein Kühlflüssigkeitseinlass 45 zum Liefern der Kühlflüssigkeit zu der Vielzahl an Rohren 20. Andererseits ist von den beiden Öffnungen, die in der ersten Kanalplatte 15 ausgebildet sind, die andere Öffnung, die mit dem Kommunikationskanal 44 an der Seite des Lufteinlasses 171 in Kommunikation steht, ein Kühlflüssigkeitsauslass 46 zum Abgeben der Kühlflüssigkeit aus der Vielzahl an Rohren 20. Daher sind die Kühlflüssigkeitskanäle des zweiten Ausführungsbeispiels Strömungskanäle, die im Inneren der Vielzahl an Rohren 20 ausgebildet sind. Durch den vorstehend erwähnten Aufbau kann der Wärmetauscher 1 Wärme zwischen der Luft, die durch die Luftkanäle strömt, und der Kühlflüssigkeit austauschen, die durch die Kühlflüssigkeitskanäle strömt.
In 16 ist die Länge des Luftkanals anhand Lt gezeigt, ist die Länge der ersten Rippe 31 anhand L1 gezeigt, ist die Länge der zweiten Rippe 32 anhand L2 gezeigt und ist die Länge der Zwischenrippe 33 anhand L3 gezeigt. Die Länge L2 der zweiten Rippe 32 beträgt 40% oder weniger der Länge Lt des Luftkanals. Außerdem ist im zweiten Ausführungsbeispiel die zweite Rippe 32 in einem Bereich des Luftkanals innerhalb eines Bereiches von mehr als 0% und 40% oder weniger der Länge des Luftkanals von der Seite des Luftauslasses 181 zu der Seite des Lufteinlasses 171 angeordnet. Daher kann auch das zweite Ausführungsbeispiel die gleichen Funktionen und Effekte wie im vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel aufzeigen.
Drittes Ausführungsbeispiel
Nachstehend ist ein drittes Ausführungsbeispiel beschrieben. Das dritte Ausführungsbeispiel ist eine Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels in Teilen der Konfigurationen der Außenrippen 30 (das heißt, der Luftkanalrippen 30) und der Rohre 20. Das dritte Ausführungsbeispiel ist im Wesentlichen das gleiche wie das zweite Ausführungsbeispiel im Hinblick auf die restlichen Strukturen. Hierbei sind lediglich die Unterschiede des dritten Ausführungsbeispiels gegenüber dem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben.
Wie dies in 17 gezeigt ist, ist im dritten Ausführungsbeispiel ein rippenfreier Bereich 39, an dem keine Rippe vorgesehen ist, an der Seite des Lufteinlasses 171 in dem Luftkanal ausgebildet. Eine Außenwand des Rohres 20, die in dem rippenfreien Bereich 39 freigelegt ist, ist mit einer Vielzahl an konkaven Abschnitten 391 oder Vorsprüngen 392 versehen. Der konkave Abschnitt 391 ist beispielsweise eine Vertiefung, während der Vorsprung 392 beispielsweise eine Rippe ist. Die Form oder Größe der Vertiefung oder Rippe oder die Anzahl der Vertiefungen oder Rippen ist nicht auf die Darstellung von 17 beschränkt.
Alternativ können eine beliebige Vertiefung oder Rippe mit verschiedenen Formen, Größen oder eine beliebige Anzahl an Vertiefungen oder Rippen angewendet werden. Die Außenwand der Rohre 20 kann mit lediglich einem Element aus dem konkaven Abschnitt 391 und dem Vorsprung 392 versehen sein (d.h. entweder der konkave Abschnitt 391 oder der Vorsprung 392).
Im dritten Ausführungsbeispiel kann der Druckverlust an dem Luftkanal durch das Ausbilden des rippenfreien Bereiches 39 an der Seite des Lufteinlasses 171 des Luftkanals reduziert werden. Die Verringerung der Wärmeaustauscheffizienz aufgrund des Ausbildens des rippenfreien Bereiches 39 wird gering, da eine hohe Temperaturdifferenz zwischen der Luft und der Kühlflüssigkeit an der Seite des Lufteinlasses 171 des Luftkanals vorhanden ist.
Im dritten Ausführungsbeispiel ist die Außenwand des Rohrs 20, die in dem rippenfreien Bereich 39 freigelegt ist, mit den konkaven Abschnitten 391 oder Vorsprüngen 392 versehen, so dass die Verringerung der Wärmeaustauscheffizienz aufgrund des rippenfreien Bereiches 39 unterdrückt werden kann.
Auch im dritten Ausführungsbeispiel ist die zweite Rippe 32 in einem Bereich des Luftkanals innerhalb eines Bereiches von mehr als 0% und 40% oder weniger der Länge des Luftkanals von der Seite des Luftauslasses 181 zu der Seite des Lufteinlasses 171 angeordnet. Daher kann das dritte Ausführungsbeispiel ebenfalls die gleichen Funktionen und Effekte wie im ersten und zweiten Ausführungsbeispiel aufzeigen, die vorstehend beschrieben sind.
Weitere Ausführungsbeispiele
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend erwähnten Ausführungsbeispiele beschränkt und verschiedene Abwandlungen und Änderungen können bei den Ausführungsbeispielen in geeigneter Weise ausgeführt werden. Die vorstehend erwähnten jeweiligen Ausführungsbeispiele sind zueinander nicht irrelevant und eine beliebige Kombination der Ausführungsbeispiele kann in geeigneter Weise ausgeführt werden, es sei denn, dass diese Kombination offensichtlich unmöglich scheint. Es ist offensichtlich, dass in den vorstehend erwähnten jeweiligen Ausführungsbeispielen die in den Ausführungsbeispielen umfassten Elemente nicht notwendigerweise besonders wesentlich sind, es sei denn sie sind anderweitig als wesentlich spezifiziert oder sie können im Prinzip als wesentlich erachtet werden und dergleichen. Wenn auf eine spezifische Zahl im Hinblick auf eine Komponente der vorstehend erwähnten Ausführungsbeispiele Bezug genommen wird, inklusive der Anzahl, einem numerischen Wert, einer Menge, einem Bereich und dergleichen, ist jene Komponente nicht auf diese spezifische Zahl beschränkt, es sei denn, dass diese als wesentlich angegeben ist oder dass eine Beschränkung auf die spezifische Zahl im Prinzip geboten scheint. Wenn auf die Form einer Komponente, die Positionsbeziehung zwischen Komponenten und dergleichen in den vorstehend erwähnten jeweiligen Ausführungsbeispielen Bezug genommen wird, ist die Komponente nicht auf die Form, Positionsbeziehung oder dergleichen beschränkt, es sei denn dies ist anderweitig so angegeben oder dass eine Beschränkung auf die spezifische Form, Positionsbeziehung etc. im Prinzip geboten scheint.

(1) In den vorstehend erwähnten jeweiligen Ausführungsbeispielen ist ein Beispiel einer Anwendung des Wärmetauschers 1 in einem Wasser gekühlten Ladeluftkühler beschrieben, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Der Wärmetauscher 1 kann in verschiedenen Vorrichtungen angewendet werden, die Wärme zwischen Luft und einem Kühlmittel austauschen, wie beispielsweise ein EGR-Kühler oder ein Abgaswärmewiedergewinnungssystem.
(2) In den vorstehend erwähnten jeweiligen Ausführungsbeispielen ist ein Beispiel beschrieben, bei dem der Wärmetauscher 1 das Gehäuse 10 hat, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Es ist offensichtlich, dass das Gehäuse keine wesentliche Anforderung an den Wärmetauscher 1 bildet, beispielsweise wenn der Wärmetauscher 1 im Inneren eines Einlassrohrs (Ansaugrohr) oder Auslassrohrs (Abgasrohr) des Verbrennungsmotors eingebaut ist.
(3) In dem vorstehend erwähnten zweiten Ausführungsbeispiel umfassen die Rippen, die in dem Luftkanal des Wärmetauschers 1 eingebaut sind, die erste Rippe 31, die Zwischenrippe 33 und die zweite Rippe 32, die Wärmeübertragungskoeffizienten haben, die in dieser Reihenfolge zunehmen, jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Bei den Rippen, die im Wärmetauscher 1 umfasst sind, kann der Wärmeübertragungskoeffizient der zweiten Rippe 32 an der Seite des Luftauslasses 181 am höchsten sein. Beispielsweise können bei dem Aufbau des zweiten Ausführungsbeispiels die Rippenabstände oder die Arten der Rippen so geändert werden, dass die Wärmeübertragungskoeffizienten der Zwischenrippe 33, der ersten Rippe 31 und der zweiten Rippe 32 in dieser Reihenfolge zunehmen.

Zusammenfassung
Gemäß einem ersten Aspekt, der in einem Teil oder in sämtlichen der vorstehend erwähnten Ausführungsbeispiele beschrieben ist, hat ein Wärmetauscher zum Austauschen von Wärme zwischen Luft und einer Kühlflüssigkeit einen Lufteinlass, einen Luftauslass, einen Kühlflüssigkeitseinlass, einen Kühlflüssigkeitsauslass, eine erste Rippe und eine zweite Rippe. Der Lufteinlass ist an einer Seite des Wärmetauschers vorgesehen und liefert Luft zu einem Luftkanal. Der Luftauslass ist an der anderen Seite des Wärmetauschers vorgesehen und gibt die Luft aus dem Luftkanal ab. Der Kühlflüssigkeitseinlass ist in einem Abschnitt an einer Luftauslassseite des Wärmetauschers vorgesehen und liefert eine Kühlflüssigkeit zu einem Kühlflüssigkeitskanal. Der Kühlflüssigkeitsauslass ist in einem Abschnitt an einer Lufteinlassseite des Wärmetauschers vorgesehen und gibt die Kühlflüssigkeit von dem Kühlflüssigkeitskanal ab. Die erste Rippe ist in einem Bereich an der Lufteinlassseite des Luftkanals angeordnet. Die zweite Rippe mit einem höheren Wärmeübertragungskoeffizienten als die erste Rippe ist so angeordnet, dass sie sich von der Luftauslassseite zu der Lufteinlassseite in dem Luftkanal erstreckt.
Gemäß einem zweiten Aspekt ist die Länge der ersten Rippe länger als die Länge der zweiten Rippe in dem Luftkanal.
Gemäß einem dritten Aspekt ist die Länge der zweiten Rippe 32 innerhalb eines Bereiches von mehr als 0% und 40% oder weniger einer Länge des Luftkanals.
Gemäß einem vierten Aspekt ist der Wärmetauscher ein wassergekühlter Ladeluftkühler.
Gemäß einem fünften Aspekt sind die erste Rippe und die zweite Rippe von verschiedenen Arten. Eine Art der zweiten Rippe hat einen höheren Wärmeübertragungskoeffizienten als eine Art der ersten Rippe. In dieser Weise kann, indem die verschiedenen Arten der Rippen als die erste Rippe und die zweite Rippe angewendet werden, der Wärmeübertragungskoeffizient der zweiten Rippe höher festgelegt werden als der Wärmeübertragungskoeffizient der ersten Rippe.
Gemäß einem sechsten Aspekt sind die Arten der ersten Rippe und der zweiten Rippe so ausgebildet, dass sie unterschiedliche Wärmeübertragungskoeffizienten aufzeigen, indem sie verschiedene Formen haben.
Gemäß einem siebten Aspekt ist ein Rippenabstand der zweiten Rippe schmaler als ein Rippenabstand der ersten Rippe. Somit kann der Wärmeübertragungskoeffizient der zweiten Rippe höher festgelegt werden als der Wärmeübertragungskoeffizient der ersten Rippe.
Gemäß einem achten Aspekt hat der Wärmetauscher des Weiteren eine Vielzahl an Rohren, die übereinander gestapelt sind. Entweder der Luftkanal oder der Kühlflüssigkeitskanal ist ein Strömungskanal, der im Inneren von jeder der Vielzahl an Rohren ausgebildet ist. Der andere Kanal aus dem Luftkanal und dem Kühlflüssigkeitskanal ist ein Strömungskanal, der an der Außenseite von jedem der Vielzahl an Rohren ausgebildet ist.
Gemäß einem neunten Aspekt ist ein rippenfreier Bereich, an dem keine Rippe vorgesehen ist, in einem anderen Bereich des Luftkanals ausgebildet außer einem Bereich, an dem die zweite Rippe vorgesehen ist. Somit kann der Wärmetauscher den Druckverlust in dem Luftkanal durch die Anwendung des rippenfreien Bereiches verringern. Die Verringerung der Wärmeaustauscheffizienz aufgrund des Ausbildens des rippenfreien Bereiches wird gering aufgrund eines hohen Temperaturunterschiedes zwischen der Luft und der Kühlflüssigkeit an der Lufteinlassseite des Luftkanals.
Gemäß einem zehnten Aspekt ist eine Außenwand des Rohres, die in dem rippenfreien Bereich freigelegt ist, mit einem konkaven Abschnitt oder einem Vorsprung versehen. Somit kann die Verringerung der Wärmeaustauscheffizienz aufgrund des Ausbildens des rippenfreien Bereiches vermieden werden.
Gemäß einem elften Aspekt hat der Wärmetauscher des Weiteren ein Gehäuse 10, das einen Außenmantel des Wärmetauschers bildet, und hat den Luftkanal und den Kühlflüssigkeitskanal in ihm.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2017065497 [0001]
EP 1707911 A1 [0005]

Claims

Wärmetauscher zum Austauschen von Wärme zwischen Luft und einer Kühlflüssigkeit, wobei der Wärmetauscher Folgendes aufweist: einen Lufteinlass (131, 171), der an einer Seite des Wärmetauschers vorgesehen ist und so aufgebaut ist, dass er Luft zu einem Luftkanal liefert; einen Luftauslass (141, 181), der an einer anderen Seite des Wärmetauschers vorgesehen ist und so aufgebaut ist, dass er die Luft aus dem Luftkanal abgibt; einen Kühlflüssigkeitseinlass (41, 45), der in einem Abschnitt an einer Luftauslassseite des Wärmetauschers vorgesehen ist und so aufgebaut ist, dass er eine Kühlflüssigkeit zu einem Kühlflüssigkeitskanal liefert; einen Kühlflüssigkeitsauslass (42, 46), der in einem Abschnitt an einer Lufteinlassseite des Wärmetauschers vorgesehen ist und so aufgebaut ist, dass er die Kühlflüssigkeit aus dem Kühlflüssigkeitskanal abgibt; eine erste Rippe (31), die in einem Bereich an der Lufteinlassseite des Luftkanals angeordnet ist; und eine zweite Rippe (32), die in dem Luftkanal von der Luftauslassseite zu der Lufteinlassseite angeordnet ist, wobei die zweite Rippe einen Wärmeübertragungskoeffizienten hat, der höher als derjenige der ersten Rippe ist.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 1, wobei eine Länge der ersten Rippe länger als eine Länge der zweiten Rippe in dem Luftkanal ist.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Länge der zweiten Rippe innerhalb eines Bereichs von mehr als 0% und 40% oder weniger einer Länge des Luftkanals ist.
Wärmetauscher gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Wärmetauscher ein wassergekühlter Ladeluftkühler ist.
Wärmetauscher gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste Rippe und die zweite Rippe von verschiedenen Arten sind, und eine Art der zweiten Rippe einen höheren Wärmeübertragungskoeffizienten als eine Art der ersten Rippe hat.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 5, wobei die Arten der ersten Rippe und der zweiten Rippe so ausgebildet sind, dass sie verschiedenen Formen in derartiger Weise haben, dass sie verschiedene Wärmeübertragungskoeffizienten aufzeigen.
Wärmetauscher gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Rippenabstand der zweiten Rippe schmaler als ein Rippenabstand der ersten Rippe ist.
Wärmetauscher gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, der des Weiteren Folgendes aufweist: eine Vielzahl an Rohren (20), die miteinander gestapelt sind, wobei entweder der Luftkanal oder der Kühlflüssigkeitskanal ein Strömungskanal ist, der im Inneren von jedem der Vielzahl an Rohren ausgebildet ist, und der andere Kanal aus dem Luftkanal und dem Kühlflüssigkeitskanal ein Strömungskanal ist, der an der Außenseite von jedem der Vielzahl an Rohren ausgebildet ist.
Wärmetauscher gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein rippenfreier Bereich (39), in dem keine Rippe vorgesehen ist, in einem anderen Bereich des Luftkanals als einem Bereich, in dem die zweite Rippe vorgesehen ist, ausgebildet ist.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 9, der des Weiteren Folgendes aufweist: eine Vielzahl an Rohren (20), die miteinander gestapelt sind, wobei eine Außenwand des Rohres, das in dem rippenfreien Bereich freigelegt ist, mit einem konkaven Abschnitt (391) oder einem Vorsprung (392) versehen ist.
Wärmetauscher gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, der des Weiteren Folgendes aufweist: ein Gehäuse (10), das einen Außenmantel des Wärmetauschers ausbildet, wobei das Gehäuse den Luftkanal und den Kühlflüssigkeitskanal in ihm hat.