DE19942458A1

DE19942458A1 - Wärmetauscher für eine Fahrzeug-Klimaanlage

Info

Publication number: DE19942458A1
Application number: DE1999142458
Authority: DE
Inventors: Naoki Sugimoto; Mitsuru Kimata
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-09-29
Filing date: 1999-09-06
Publication date: 2000-03-30
Anticipated expiration: 2019-09-07
Also published as: JP2000105097A; JP3829499B2; DE19942458B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher (10) mit einem Tank (14) und mehreren Rohren (12), welche erste und zweite Durchlässe (12a, 12b) bilden, durch welche heißes Wasser strömt. Ein Einlaßrohr (20) und ein Auslaßrohr (21) sind auf dem Tank (14) in Ausrichtung zueinander in einer Richtung senkrecht zu einer Luftströmungsrichtung (A) angeordnet. Der Tank (14) ist im Innern durch ein Trennelement (23) in einen Einlaßraum (24), der mit dem Einlaßrohr (20) und den ersten Durchlässen (12a) in Verbindung steht, und einen Auslaßraum (25) unterteilt, der mit dem Auslaßrohr (21) und den zweiten Durchlässen (12b) in Verbindung steht. Das Trennelement (23) weist einen ersten gekrümmten Abschnitt (23b), der in Richtung auf den Auslaßraum (25) gekrümmt ist, und einen zweiten gekrümmten Abschnitt (23c) auf, der in Richtung auf den Einlaßraum (24) gekrümmt ist. Infolge davon ist die Abmessung (D) bzw. die Größe des Tanks (14) in Luftströmungsrichtung (A) verringert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen Wärme tauscher zum Durchführen eines Wärmeaustausches zwischen Luft und einem Wärmequellenfluid, wie etwa heißem Wasser, und ins besondere einen heißes Wasser nutzenden Heizwärmetauscher, der bevorzugt auf eine Fahrzeug-Klimaanlage anwendbar ist.

Die JP-A-9250895 offenbart einen Heizwärmetauscher unter Ver wendung von heißem Wasser für eine Fahrzeug-Klimaanlage, wobei heißes Wasser zwischen luftstromabwärtigen und luftstromauf wärtigen Seiten in bezug auf die Luft, welche durch den Wärme tauscher strömt, eine U-Kehre bzw. -Wende durchführt. Wie in Fig. 9 gezeigt, weist der Wärmetauscher einen Tank 114 auf, der an einem Ende eines (nicht gezeigten) Heizerkernabschnitts des Wärmetauschers angeordnet ist. Ein Einlaßrohr 120, durch welches heißes Wasser in den Tank 114 geleitet wird, und ein Auslaßrohr 121, durch welches heißes Wasser aus dem Tank 114 ausgetragen wird, sind auf bzw. an dem Tank 114 angeordnet. Ein Innenraum des Tanks 114 ist durch eine Trennplatte 123 in einen Einlaßraum 124, der mit dem Einlaßrohr 120 in Verbindung steht, und einen Auslaßraum 125 unterteilt, der mit dem Aus laßrohr 121 in Verbindung steht. In den Einlaßraum 124 von dem Einlaßrohr 120 strömendes heißes Wasser strömt durch mehrere Rohre des Heizerkernabschnitts, die sowohl auf der luftstrom aufwärtigen wie der luftstromabwärtigen Seite angeordnet sind und führt eine U-Kehre am anderen Ende des Heizerkernab schnitts in Gegenüberlage zum Tank 114 durch. Daraufhin strömt heißes Wasser durch mehrere Rohre des Heizerkernabschnitts, die auf der anderen, der luftstromaufwärtigen bzw. der luft stromabwärtigen weite angeordnet sind, woraufhin es in den Auslaßraum 125 des Tanks 114 strömt und daraufhin durch das Auslaßrohr 121 ausgetragen wird.

Bei dem vorstehend erläuterten Wärmetauscher erstreckt sich die Trennplatte 123 linear in einer Richtung senkrecht zu der Luftströmungsrichtung A in Fig. 9. Die Abmessungen des Einlaß raums 124 und des Auslaßraums 125 in Luftströmungsrichtung A müssen deshalb größer sein als die Durchmesser des Einlaßrohrs 120 und des Auslaßrohrs 121. Infolge hiervon ist die Abmessung "d" des Tanks 114 in der Luftströmungsrichtung A vergrößert, und die Größe des Wärmetauschers ist insgesamt ebenfalls ver größert.

Wie in Fig. 9 gezeigt, ist ein Zentrum bzw. eine Mitte des Einlaßrohres 120 unvermeidlich entfernt vom Zentrum des Aus laßrohrs 121 um eine Abmessung "1" in Luftströmungsrichtung A angeordnet, und das Einlaßrohr 120 kann nicht in Ausrichtung mit dem Auslaßrohr 121 in einer Richtung senkrecht zu der Luftströmungsrichtung A angeordnet sein. Wenn der Wärmetau scher horizontal montiert wird, ist das Einlaßrohr 120 deshalb auf einer anderen Höhe angeordnet als das Auslaßrohr 121. In folge hiervon ist der Freiheitsgrad bei der Montage des Ein laßrohrs 120 und des Auslaßrohrs 121 gering bzw. geringer und die Montageeffizienz des Wärmetauschers am Fahrzeug ist ge ring.

Der Tank 114 besteht aus einem Haupttankabschnitt 116 und einem (nicht gezeigten) Sitzmetallelement, welches mit dem Tankhauptabschnitt 116 verbunden ist, und ein Ende der Trenn platte 123 ist mit dem Sitzmetallelement verbunden. Des Sitz metallelement hat jedoch mehrere Rohrlöcher, in welche sämtli che Enden der Rohre eingesetzt sind, und es hat (deshalb) eine relativ komplizierte Form. Demnach wird unvermeidlich ein Spalt zwischen dem Sitzmetallelement und der Trennplatte 123 aufgrund einer Abmessungsschwankung bzw. -änderung erzeugt und eine Verbindungsfehlstelle bzw. Lötfehlstelle kann dazwischen auftreten. Wenn die Verbindungsfehlstelle zwischen dem Trenn element 123 und dem Sitzmetallelement auftritt, kann heißes Wasser direkt vom Einlaßrohr 120 zu dem Auslaßrohr 121 im Kurzschluß strömen. Folglich ist das Abstrahlvermögen des Wär metauschers verringert. In einer Klimaanlage, in welcher die Luftauslaßtemperatur durch Einstellen der Heißwassermenge ge steuert wird, die in einen Wärmetauscher strömt, kann außerdem die Luftauslaßtemperaturverteilung des Wärmetauschers aufgrund des Kurzschlußstroms des heißen Wassers in dem Wärmetauscher beeinträchtigt sein, wenn eine relativ kleine Heißwasserströ mungsmenge eingestellt bzw. gewählt ist.

Angesichts der vorstehend angesprochenen Probleme besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Wärmetauscher mit einem Tank zu schaffen, der in einen Einlaßraum und einen Auslaßraum unterteilt ist, wobei die Abmessung des Tanks in der Luftströmungsrichtung verringert ist.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Wärmetauscher zu schaffen, dessen Tank in einen Einlaß raum und einen Auslaßraum unterteilt ist, und in welchem Fluid daran gehindert wird, direkt vom Einlaßraum in den Auslaßraum durch Kurzschluß zu strömen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

In Übereinstimmung mit der Erfindung weist demnach ein Heizwärmetauscher erste und zweite Tanks und einen Heizerkern abschnitt auf, und zwar unter Bildung eines ersten Durchlasses und eines zweiten Durchlasses, durch welche Fluid strömt. Das Einlaßrohr, durch welches Fluid eingeleitet wird, und das Aus laßrohr, durch welches Fluid ausgetragen wird, sind auf bzw. an dem ersten Tank derart angeordnet, daß das Einlaßrohr und das Auslaßrohr sich im wesentlichen in Ausrichtung miteinander in einer Richtung senkrecht zu einer Luftströmungsrichtung be finden. Der erste Tank ist im Innern durch ein Trennelement in einen ersten Raum, der mit dem Einlaßrohr und dem ersten Durchlaß in Verbindung steht, und einen zweiten Raum unter teilt, der mit dem Auslaßrohr und dem zweiten Durchlaß in Ver bindung steht. Das Trennelement weist außerdem einen ersten gekrümmten Abschnitt auf, der in Richtung auf den zweiten Raum zum Führen des Fluids vom Einlaßrohr in den ersten Durchlaß gekrümmt verläuft, und einen zweiten gekrümmten Abschnitt, der in Richtung auf den ersten Raum zum Leiten des Fluids von dem zweiten Durchlaß in das Auslaßrohr gekrümmt verläuft. Infolge hiervon ist die Abmessung bzw. Größe des ersten Tanks in der Luftströmungsrichtung verringert, wodurch die Baugröße des Wärmetauschers verringert ist, während Fluid daran gehindert wird, direkt von dem Einlaßrohr zu dem Auslaßrohr im Kurz schluß zu strömen. Da das Einlaßrohr und das Auslaßrohr im we sentlichen in Ausrichtung miteinander angeordnet sind, sind das Einlaßrohr und das Auslaßrohr bei Montage an bzw. in einem Fahrzeug mit größerem Freiheitsgrad positionierbar.

Bevorzugt besteht der erste Tank aus einem Sitzelement mit mehreren Eingrifflöchern und einem Tankhauptabschnitt und das Trennelement weist mehrere Eingriffvorsprünge auf. Das Trenn element ist mit dem Sitzelement verbunden, während jeder der Eingriffvorsprünge in Eingriff mit jedem der Eingrifflöcher steht. Selbst dann, wenn das Sitzelement und das Trennelement Abmessungsschwankungen aufweisen, wird dadurch eine Verbin dungsfehlstelle zwischen dem Sitzelement und dem Trennelement verhindert.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen bei spielhaft näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Wärmetauschers gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegen den Erfindung,

Fig. 2A eine Draufsicht eines Tanks des Heizwärmetauschers ge mäß der ersten Ausführungsform,

Fig. 2B eine Querschnittansicht entlang der Linie IIB-IIB in Fig. 2A,

Fig. 2C eine Querschnittansicht entlang der Linie IIC-IIC in Fig. 2A,

Fig. 3 eine Explosionsansicht eines Trennelements, eines Blechmetallelements und von flachen Rohren des Wärme tauschers gemäß der ersten Ausführungsform,

Fig. 4 eine Draufsicht des Trennelements, welches an dem Blechmetallelement in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform angebracht ist,

Fig. 5 eine Querschnittansicht entlang der Linie V-V in Fig. 4,

Fig. 6 eine Explosionsansicht eines Trennelements, eines Blechmetallelements und von flachen Rohren eines Heizwärmetauschers gemäß einer zweiten bevorzugten Aus führungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 7 eine Draufsicht des Trennelements, welches an dem Blechmetallelement in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform angebracht ist,

Fig. 8 eine Querschnittansicht entlang der Linie VIII-VIII in Fig. 7, und

Fig. 9 eine Querschnittansicht eines Tanks eines herkömmlichen Wärmetauschers.

(Erste Ausführungsform)

Eine erste bevorzugte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter bezug auf Fig. 1 bis 5 erläutert. Wie in Fig. 1 gezeigt, strömt heißes Wasser von einem (nicht gezeig ten) Motor eines Fahrzeugs (d. h., Motorkühlwasser) als Heiz quellenfluid durch einen Heizwärmetauscher 10 für eine Klima anlage eines Fahrzeugs (nachfolgend als Wärmetauscher 10 be zeichnet). Der Wärmetauscher 10 führt einen Wärmeaustausch zwischen heißem Wasser, welches durch den Wärmetauscher 10 strömt, und Luft durch, welche den Wärmetauscher 10 derart durchsetzt, daß die Luft erwärmt bzw. geheizt wird.

Wie in Fig. 1 gezeigt, weist der Wärmetauscher 10 einen Hei zerkern 11 mit mehreren flachen Rohren 12 und gewellten Rippen 13 auf. In Fig. 1 ist der Heizerkern 11 als rechteckförmig mit einer Abmessung bzw. Ausdehnung in vertikaler bzw. Auf/Abwärtsrichtung gezeigt, die größer ist als eine Abmessung bzw. Ausdehnung in Breiten- bzw. Links/Rechts-Richtung durch Weglassen eines Zwischenabschnitts. Der Heizerkern 11 hat tat sächlich eine längliche Rechteckform, bei welcher die Abmes sung in der Höhen- bzw. Auf/Abwärtsrichtung kleiner ist als die Abmessung in der Breiten- bzw. Rechts/Links-Richtung. Je des der flachen Rohre 12 ist so angeordnet, daß seine flache Oberfläche parallel zu der Luftströmungsrichtung A in Fig. 1 verläuft. Die flachen Rohre 12 sind in einer Reihe in der Links/Rechts-Richtung in Fig. 1 angeordnet. Die wellenförmig gewellten Rippen 13 sind zwischen benachbarten flachen Rohren 12 angeordnet und mit den flachen Rohren 12 verbunden. Jede der gewellten Rippen 13 hat mehrere (nicht gezeigte) an sich bekannte Luftschlitze, die durch Einschneiden gebildet sind und in bezug auf die Luftströmungsrichtung A unter einem vor bestimmten Winkel geneigt verlaufen.

Wie in Fig. 3 gezeigt, weist jedes der flachen Rohre 12 einen Trenn(wand)abschnitt 12c im Zentrum bzw. in der Mitte in Luft strömungsrichtung A auf. Ein Innenraum jedes der flachen Rohre 12 ist in einem ersten Durchlaß 12a und einem zweiten Durchlaß 12b durch den Trennabschnitt 12c unterteilt. Bei der ersten Ausführungsform ist der erste Durchlaß 12a auf einer luft stromabwärtigen Seite des zweiten Durchlasses 12b angeordnet, und heißes Wasser wird in den Durchlaß 12a geleitet und aus dem zweiten Durchlaß 12b ausgetragen. Das heißt, der erste Durchlaß 12a ist auf der stromaufwärtigen Seite des zweiten Durchlasses 12b in bezug auf die Wasserströmungsrichtung ange ordnet. Der Heizerkern 11 weist einen ersten Kernabschnitt 11a auf, der durch die ersten Durchlässe 12a gebildet ist, und einen zweiten Kernabschnitt 11b, der durch die zweiten Durch lässe 12b gebildet ist. Der erste Kernabschnitt 11a ist dem nach auf der luftstromabwärtigen Seite des zweiten Kernab schnitts 11b angeordnet.

Jedes der flachen Rohre 12 ist durch Biegen einer flachen Alu miniumplatte so gebildet, daß es einen Trennabschnitt 12c auf weist, der im Zentrum bzw. in der Mitte der ersten und zweiten Durchlässe angeordnet ist. Die Aluminiumplatte für das flache Rohr 12 ist gebildet durch eine einseitig beschichtete Alumi niumplatte, d. h. durch eine Aluminiumkernplatte (A3000), die mit Lötmaterial (A4000) auf einer ihrer Oberflächen beschich tet ist. Die Beschichtungsoberfläche wird zur Außenfläche des flachen Rohrs 12. Jede der gewellten Rippen 13 wird herge stellt, indem eine Aluminiumrohplatte, d. h. eine Aluminium platte (A3000), nicht beschichtet mit Lötmaterial, in Wellen form geformt wird.

Der Wärmetauscher 10 weist einen ersten Tank 14 und einen zweiten Tank 15 zum Verteilen von heißem Wasser in die flachen Rohre 12 und zum Sammeln von heißem Wasser aus den flachen Rohren 12 auf. In Fig. 1 ist der erste Tank 14 am oberen Ende des Heizerkerns 11 angeordnet, und der zweite Tank 15 ist am unteren Ende des Heizerkerns 11 angeordnet. In den ersten Tank 14 strömendes heißes Wasser strömt durch die ersten Durchlässe 12a und in den zweiten Tank 15. Daraufhin führt das heiße Was ser in dem zweiten Tank 15 eine U-Kehre aus, wie in Fig. 1 durch den Pfeil B gezeigt, strömt durch die zweiten Durchlässe 12b und wird aus dem ersten Tank 14 ausgetragen. Die Strö mungsrichtung des heißen Wassers in den ersten Durchlässen 12a verläuft damit entgegengesetzt zu derjenigen in den zweiten Durchlässen 12b. Jeder der ersten und zweiten Tanks 14, 15 ist in eine vorbestimmte Form geformt, d. h. in einen länglichen rechteckigen Quader. Der erste Tank 14 besteht aus einem Tank hauptabschnitt 16 U-förmigen Querschnitts und einem Blechme tallelement 18, und der zweite Tank 15 besteht aus einem Tank hauptabschnitt 17 U-förmigen Querschnitts und einem Blechme tallelement 19.

Als nächstes wird der Aufbau des ersten Tanks 14 im einzelnen in bezug auf Fig. 2A bis 2C erläutert.

Wie in Fig. 2A bis 2C gezeigt, weist der Tankhauptabschnitt 16 ein Einlaßverbindungsloch 16a auf, in welches das Einlaßrohr 20 eingesetzt und am linken Ende einer oberen Wand des Tank hauptabschnitts 16 in Fig. 2B festgesetzt ist, und ein Auslaß verbindungsloch 16b, in welches das Auslaßrohr 21 eingesetzt und an einem rechten Ende der oberen Wand des Tankhauptab schnitts 16 in Fig. 2C festgelegt ist. Sowohl das Einlaßrohr 20 wie das Auslaßrohr 21 ist durch ein zylindrisches Rohr kreisförmigen Querschnitts gebildet. Wie in Fig. 2A gezeigt, ist das Einlaßrohr 20 in Ausrichtung mit dem Auslaßrohr 21 in einer Richtung senkrecht zu der Luftströmungsrichtung A ange ordnet.

Wie in Fig. 2B und 2C gezeigt, schließt das Sitzmetallelement 18 ein Öffnungsende des Tankhauptabschnitts 16. Wie in Fig. 3 gezeigt, weist das Sitzmetallelement 18 mehrere längliche Rohreinführlöcher 22 auf, die in einer Reihe in Längsrichtung des ersten Tanks 14 angeordnet sind. Jedes Ende der flachen Rohre 12 wird in jedes Rohreinführloch 22 eingeführt. Jedes der Rohreinführlöcher 22 weist einen Vorsprungsabschnitt 22a auf, der entlang einem Umfang des Rohreinführlochs 22 gebildet ist, um in den ersten Tank 14 hinein vorzuspringen. Jedes Ende der flachen Rohre 12 steht im Kontakt mit dem Vorsprungab schnitt 22a, wenn es in das Rohreinführloch 22 eingeführt ist, wodurch die Verbindungsqualität bzw. die Verbindung zwischen dem Ende des flachen Rohrs 12 und dem Sitzmetallelement 18 verbessert ist.

Wie in Fig. 1 und 2A gezeigt, ist eine Trennplatte 23 inner halb des ersten Tanks 14 angeordnet, um einen Innenraum des ersten Tanks 14 in einen Einlaßraum 24, der mit dem Einlaßrohr 20 in Verbindung steht, und einen Auslaßraum 25 zu untertei len, der mit dem Auslaßrohr 21 in Verbindung steht. Der Ein laßraum 24 ist auf der luftstromabwärtigen Seite des Auslaß raumes 25 angeordnet.

Als nächstes wird die Trennplatte 23 in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform näher erläutert. Wie in Fig. 2A ge zeigt, weist die Trennplatte 23 einen flachen Abschnitt 23a im Zentrum auf, einen ersten gekrümmten Abschnitt 23b auf der linken Seite, und einen zweiten gekrümmten Abschnitt 23c auf der rechten Seite in Längsrichtung des ersten Tanks 14. Der flache Abschnitt 23a erstreckt sich parallel zu den Vorder- und Hinterwänden des Tankhauptabschnitts 16, der sich senk recht zur Luftströmungsrichtung A erstreckt. Der erste ge krümmte Abschnitt 23b ist in Richtung auf den Auslaßraum 23 gekrümmt, um heißes Wasser von bzw. aus dem Einlaßrohr 20 der art zu führen, daß das heiße Wasser gleichmäßig in die ersten Durchlässe 12a der flachen Rohre 12 strömt, wie in Fig. 2B durch Pfeile gezeigt. Der zweite gekrümmte Abschnitt 23c ist in Richtung auf den Einlaßraum 24 zum Führen von heißem Wasser von den zweiten Durchlässen 12b der flachen Rohre 12 derart gekrümmt, daß das heiße Wasser gleichmäßig in das Auslaßrohr 21 strömt, wie in Fig. 2C durch Pfeile gezeigt.

Wie in Fig. 3 gezeigt, weist die Trennplatte 23 einen unteren Endabschnitt 23d auf, der zum Sitzmetallelement 18 weist und sich entlang der gesamten Längserstreckungslänge des ersten Tanks 14 erstreckt. Der untere Endabschnitt 23d weist mehrere Eingriffvorsprünge 27 auf, die in Richtung auf das Sitzme tallelement 18 vorspringen. Das Sitzmetallelement 18 weist mehrere rechteckige Eingrifflöcher 26 zum Eingriff mit den Eingriffvorsprüngen 27 auf. Jedes Eingriffloch 26 ist zwischen benachbarten Rohreinführlöchern 22 angeordnet, um benachbart zu den Trennabschnitten 12c der flachen Rohre 12 zu liegen. Die Anzahl der Eingriffvorsprünge 27 entspricht derjenigen der Eingrifflöcher 26 und die Größe des Eingriffvorsprungs 27 ist so festgelegt, daß der Eingriffvorsprung 27 in das Ein griffloch 26 eingeführt bzw. eingesetzt werden kann. Der un tere Endabschnitt 23d weist ebenfalls mehrere Vertiefungsab schnitte 28 und mehrere Bogenabschnitte 29 auf, die zwischen benachbarten Eingriffvorsprüngen 27 gebildet sind. Wie in Fig. 4 und 5 gezeigt, steht jeder der Vertiefungsabschnitte 28 in Kontakt mit jedem der Trennabschnitte 12c der flachen Rohre 12, und jeder der Bogenabschnitte 29 ist passend für jeden der Vorsprungabschnitte 22a der Rohreinführlöcher 22.

Ein oberer Endabschnitt 23e der Trennplatte 23 in Gegenüber lage zu dem unteren Endabschnitt 23d ist mit der Innenseite der oberen Wand des Tankhauptabschnitts 16 verbunden, wie in Fig. 2A gezeigt. Die Verbindungsfläche zwischen dem oberen Endabschnitt 23e und dem Tankhauptabschnitt 16 hat gekrümmte Form, gebildet durch die gekrümmten Abschnitte 23b, 23c und den flachen Abschnitt 23a.

Unter erneutem Bezug auf Fig. 1, strömt heißes Wasser von bzw. aus den ersten Durchlässen 12a zu den zweiten Durchlässen 12b und führt eine U-Kehre in dem zweiten Tank 15 durch, wie durch den Pfeil B gezeigt. Der zweite Tank 15 weist deshalb einen einzigen Innenraum auf und muß im Innern nicht unterteilt wer den. Das Sitzmetallelement 19 des zweiten Tanks 15 hat demnach lediglich mehrere Rohreinführlöcher (nicht gezeigt), in welche die Rohre 15 eingeführt und festgelegt werden. Wie in Fig. 1 gezeigt, sind außerdem Seitenplatten 29, 30 außerhalb der ge wellten Rippen 13 angeordnet, die hauptsächlich auf der Außen seite in Schicht- bzw. in Übereinanderlagerichtung der flachen Rohre 12 angeordnet sind (d. h. an den rechten und linken Enden in Fig. 1 angeordnet), und sie sind mit den gewellten Rippen 13, die hauptsächlich außen bzw. am weitesten außen angeordnet sind, und mit den Sitzmetallelementen 18, 19 verbunden.

Die Tankhauptabschnitt 16, 17 und die Sitzmetallelemente 18, 19 bestehen aus einseitig beschichteten Aluminiumplatten, d. h., aus Aluminiumkernplatten (A3000), die mit Lötmaterial (A4000) auf einer Seitenoberfläche beschichtet sind. Die be schichteten Oberflächen werden zu Außenflächen der ersten und zweiten Tanks 14, 15. Die Trennplatte 23 besteht aus einer beidseitig beschichteten Aluminiumplatte, d. h., aus einer Alu miniumkernplatte (A3000), die mit Lötmaterial (A4000) auf beiden Seitenflächen der Platte beschichtet ist.

In der ersten Ausführungsform bestehen sämtliche Teile des Wärmetauschers 10 aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Nachdem die Teile des Wärmetauschers 10 zusammengebaut bzw. montiert sind, wird die Anordnung in einem Lötofen so getrof fen, daß die Teile des Heizwärmetauschers 10 integral mitein ander durch Löten verbunden werden. In Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform steht jeder der Eingriffvorsprünge 27 der Trennplatte 23 in Eingriff mit jedem der Eingrifflöcher 26 des Sitzmetallelements 18 während des Zusammenbauvorgangs vor dem Lötvorgang. Selbst dann, wenn die Trennplatte 23 und das Sitzmetallelement 18 mit Abmessungsschwankungen behaftet sind, wird deshalb die Abmessungsschwankung durch Einstellen jeder Eingriffposition zwischen den Eingrifflöchern 26 und den Ein griffvorsprüngen 27 aufgenommen bzw. ausgeglichen. Folglich kontaktiert die Trennplatte 23 das Sitzmetallelement 18 in si cherer Weise. Die Trennplatte 23 und das Sitzmetallelement 18 werden damit durch Löten sicher bzw. fest miteinander verbun den, welcher Lötvorgang ausgehend von jedem Kontaktabschnitt zwischen den Eingriffvorsprüngen 27 und den Eingrifflöchern 26 startet. Folglich wird heißes Wasser daran gehindert, direkt vom Einlaßrohr 20 zum Auslaßrohr 21 durch Kurzschluß im ersten Tank 14 aufgrund von Fehlverbindungsstellen zwischen der Trennplatte 23 und dem Sitzmetallelement 18 zu strömen.

Als nächstes wird die Arbeitsweise des Wärmetauschers 10 in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform erläutert. Das Einlaßrohr 20 und das Auslaßrohr 21 des ersten Tanks 14 sind mit einem Heißwasserkreislauf des wassergekühlten Motors des Fahrzeugs verbunden. Wenn der Motor sich in Betrieb befindet, zirkuliert heißes Wasser durch den Wärmetauscher 10 aufgrund des Betriebs einer Wasserpumpe des Fahrzeugs. Heißes Wasser aus dem Motor strömt in den Einlaßraum 24 des ersten Tanks 14 durch das Einlaßrohr 20 und wird durch den ersten gekrümmten Abschnitt 23b der Trennplatte 23 geführt bzw. geleitet, um gleichmäßig in die ersten Durchlässe 12a der flachen Rohre 12 zu strömen. Nachdem es die ersten Durchlässe 12a durchströmt hat, strömt das heiße Wasser in den zweiten Tank 15 und führt daraufhin eine U-Kehre durch, wie mit dem Pfeil B in Fig. 1 gezeigt. Daraufhin strömt das heiße Wasser durch die zweiten Durchlässe 12b der flachen Rohre 12 und strömt daraufhin in den Auslaßraum 25 des ersten Tanks 14. Im Auslaßraum 25 wird heißes Wasser durch den zweiten gekrümmten Abschnitt 23c der Trennplatte 23 zur gleichmäßigen Strömung in das Auslaßrohr 21 geleitet.

Andererseits wird Luft, die durch ein Gebläse der Klimaanlage des Fahrzeugs in Luftströmungsrichtung A geblasen und strömt durch Spalten zwischen den flachen Rohren 12 und den gewellten Rippen 13. An diesem Punkt bzw. zu diesem Zeitpunkt wird ein Wärmetausch zwischen heißem Wasser, welches durch die flachen Rohre 12 strömt, und Luft derart durchgeführt, daß Luft er wärmt wird. Die Temperatur der erwärmten Luft, die in die Fahrgastzelle geblasen werden soll, wird durch Einstellen der Heißwassermenge eingestellt, die in den Wärmetauscher 10 unter Verwendung eines (nicht gezeigten) Heißwasserventils bei spielsweise strömt. Bei der ersten Ausführungsform sind die ersten Durchlässe 12a auf der luftstromabwärtigen Seite des zweiten Durchlasses 12b und auf der luftstromaufwärtigen Seite der zweiten Durchlässe 12b relativ zu der Wasserströmung ange ordnet. Der Wärmeaustausch wird damit in wirksamer Weise durch den Wärmetauscher 10 durchgeführt.

(Zweite Ausführungsform)

Eine zweite bevorzugte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter bezug auf Fig. 6 bis 8 erläutert. Bei dieser Ausführungsform sind Bestandteile ähnlich zu denjenigen in der ersten Ausführungsform mit denselben Bezugsziffern be zeichnet, weshalb sich ihre Erläuterung erübrigt. In der zwei ten Ausführungsform ist die Lötbarkeit bzw. das Lötvermögen zwischen einem unteren Endabschnitt 223c der Trennplatte 223 und einem Sitzmetallelement 218 verbessert.

Bei der ersten Ausführungsform weist das Sitzmetallelement 18 mehrere Eingrifflöcher 26 auf. In der zweiten Ausführungsform weist das Sitzmetallelement 218 jedoch, wie in Fig. 6 gezeigt, kein Eingriffloch 26, sondern statt dessen einen Schlitz 230 auf. Der Schlitz 230 ist im Zentrum bzw. der Mitte der Rohr einführlöcher 222 in deren Längsrichtung angeordnet, d. h. in einer Position der Trennabschnitte 12c der flachen Rohre 12. Der Schlitten 230 steht mit den Rohreinführlöchern 222 in Ver bindung und erstreckt sich in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung der Rohreinführlöcher 222.

Mehrere Eingriffvorsprünge 227 sind auf dem unteren Endab schnitt 223d der Trennplatte 223 gebildet, um in die Schlitze 230 eingeführt zu werden. Die jeweilige Breite der Eingriff vorsprünge 227 in einer Richtung senkrecht zur Luftströmungs richtung A bei der zweiten Ausführungsform ist größer als die jenige der Eingriffvorsprünge 27 in der ersten Ausführungs form.

In der ersten Ausführungsform ist eine hochgenaue Abmessungs genauigkeit erforderlich, um den Bogenabschnitt 29 in bzw. an dem vorspringenden Abschnitt 22a anzuordnen bzw. vorzusehen. Bei der zweiten Ausführungsform muß der untere Endabschnitt 223d jedoch keinerlei Bogenabschnitt 29 aufweisen, um den vor springenden Abschnitt 22a aufzunehmen, sondern lediglich Vor sprungsabschnitte 228 zur Anlage der Trennabschnitte 12c. Die Lötbarkeit zwischen der Trennplatte 223 und dem Sitzmetallele ment 218 in der zweiten Ausführungsform ist deshalb im Ver gleich zu derjenigen bei der ersten Ausführungsform verbes sert.

Da bei der zweiten Ausführungsform die Steifheit bzw. Festig keit des Sitzmetallelements 218 aufgrund des Schlitzes 230 verringert ist, besteht die Gefahr, daß das Sitzmetallelement 218 verformt wird. Es sind deshalb bevorzugt mehrere Schlitze 230 getrennt in Längsrichtung des ersten Tanks 14 (d. h. in einer Richtung senkrecht zu der Luftströmungsrichtung A) an stelle des einzigen Schlitzes 230 kontinuierlich in Längsrich tung des ersten Tanks 14 gebildet. Infolge davon ist zumindest ein Abschnitt zwischen benachbarten Rohreinführlöchern 222 des Sitzmetallelements 218 in der Luftströmungsrichtung A kontinu ierlich gebildet, wodurch das Sitzmetallelement 218 daran ge hindert wird, verformt zu werden.

Bei den vorstehend angeführten Ausführungsformen sind der er ste Durchlaß 12a und der zweite Durchlaß 12b des flachen Rohrs 12 integral unter Verwendung einer einzigen dünnen Metall platte gebildet. Der erste Durchlaß 12a und der zweite Durch laß 12b können jedoch getrennt gebildet und miteinander ver bunden bzw. vereinigt werden, um das flache Rohr 12 zu bilden.

Bei den vorstehend angeführten Ausführungsformen muß das Ein laßrohr 20 sich nicht präzise in Ausrichtung mit dem Auslaß rohr 21 befinden, sondern kann geringfügig außer Einrichtung bzw. Flucht mit dem Auslaßrohr 21 angeordnet sein.

Bei den vorstehend angeführten Ausführungsform ist die Erfin dung auf den Heizwärmetauscher unter Verwendung von Heißwasser für die Fahrzeug-Klimaanlage angewendet dargestellt. Die vor liegende Erfindung kann jedoch auf verschiedene Heizwärmetau scher angewendet werden, welche einen Wärmeaustausch zwischen Fluid und Luft durchführen, wie etwa auf einen Kühlwärmetau scher, der einen Wärmeaustausch zwischen kühlem Wasser und Luft ausführt.

Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit ihren be vorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beilie genden Zeichnungen vollständig erläutert wurde, erschließen sich dem Fachmann zahlreiche Abwandlungen und Modifikationen. Derartige Abwandlungen und Modifikationen liegen im Umfang der vorliegenden Erfindung, welche durch die anliegenden Ansprüche festgelegt ist.

Claims

1. Wärmetauscher (10), aufweisend:
einen Heizerkernabschnitt (11) mit einem ersten Durchlaß (12a) und einem zweiten Durchlaß (12b), durch welche Fluid strömt, wobei der erste Durchlaß (12a) und der zweite Durchlaß (12b) unmittelbar nebeneinander in einer Luft strömungsrichtung (A) angeordnet sind, entlang welcher Luft in Richtung auf den Heizerkernabschnitt (11) strömt,
einen ersten Tank (14), der an einem Ende des Heizerkern abschnitts (11) angeordnet ist,
ein Trennelement (23), welches in dem ersten Tank (14) zur Unterteilung der Innenseite des ersten Tanks (14) in einen ersten Raum (24), der mit dem ersten Durchlaß (12a) in Verbindung steht, und einen zweiten Raum (25) angeordnet ist, der mit dem zweiten Durchlaß (12b) in Verbindung steht,
ein Einlaßrohr (20), das auf bzw. an dem ersten Tank (14) angeordnet ist und mit dem ersten Raum (24) in Verbindung steht,
ein Auslaßrohr (21), welches auf bzw. an dem ersten Tank (14) angeordnet ist und in Verbindung mit dem zweiten Raum (25) steht, wobei:
das Einlaßrohr (20) im wesentlichen in Ausrichtung mit dem Auslaßrohr (21) in einer Richtung senkrecht zu der Luft strömungsrichtung (A) angeordnet ist, und
das Trennelement (23) einen ersten gekrümmten Abschnitt (23b) aufweist, der in Richtung auf den zweiten Raum (25) gekrümmt bzw. gebogen verläuft, um das Fluid von dem Ein laßrohr (20) in den ersten Auslaß (12a) zu leiten, und einen zweiten gekrümmten bzw. gebogenen Abschnitt (23c), der in Richtung auf den ersten Raum (24) gebogen verläuft, um das Fluid von dem zweiten Durchlaß (12b) in das Auslaß rohr (21) zu leiten.

2. Wärmetauscher (10) nach Anspruch 1, außerdem aufweisend einen zweiten Tank (15), der am anderen Ende des Heizer kernabschnitts (11) angeordnet ist, wobei das Fluid von dem ersten Durchlaß (12a) zu dem zweiten Durchlaß (12b) strömt, während es im zweiten Tank (15) eine U-Kehre aus führt.

3. Wärmetauscher (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei:
das Einlaßrohr (20) an einem Ende des ersten Tanks (14) in einer Richtung senkrecht zu der Luftströmungsrichtung (A) angeordnet ist, und das Auslaßrohr (21) am anderen Ende angeordnet ist,
der erste gekrümmte Abschnitt (23b) an dem einen Ende des ersten Tanks (14) in Übereinstimmung mit dem Einlaßrohr (20) angeordnet ist, und der zweite gekrümmte Abschnitt (23c) an dem anderen Ende des ersten Tanks (14) in Über einstimmung mit dem Auslaßrohr (21) angeordnet ist,
das Trennelement (23) einen flachen Abschnitt (23a) auf weist, welcher zwischen dem ersten gekrümmten Abschnitt (23b) und dem zweiten gekrümmten Abschnitt (23c) angeord net ist, und
der flache Abschnitt (23a) im Zentrum des ersten Tanks (14) in der Luftströmungsrichtung (A) angeordnet ist.

4. Wärmetauscher (10) nach Anspruch 3, wobei der flache Ab schnitt (23a), der erste gekrümmte Abschnitt (23b) und der zweite gekrümmte Abschnitt (23c) integral gebildet sind.

5. Wärmetauscher (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wo bei:
der erste Durchlaß (12a) und der zweite Durchlaß (12b) durch ein Rohr (12) gebildet sind, wobei das Rohr (12) einen flachen Querschnitt aufweist und derart angeordnet ist, daß eine flache Oberfläche von ihm parallel zu der Luftströmungsrichtung (A) verläuft,
der erste Tank (14) ein Sitzelement (18) einschließt, an welchem ein Endabschnitt des Rohrs (12) festgelegt ist,
und einen Tankhauptabschnitt (16), auf welchem das Einlaß rohr (20) und das Auslaßrohr (21) angeordnet sind,
das Sitzelement (18) mehrere Rohreinführlöcher (22) auf weist, in welche der Endabschnitt des Rohrs (12) einge setzt und zur Verbindung gebracht ist, und mehrere Ein grifflöcher (26), die jeweils zwischen benachbarten zwei der Rohreinführlöcher (22) angeordnet sind,
das Trennelement (23) mehrere Eingriffvorsprünge (27) zum Eingriff in Eingrifflöcher (26) auf einem Endabschnitt (23d) des Trennelements (23) zu dem Sitzelement (18) wei send aufweist, und
das Trennelement (23) mit dem Sitzelement (18) verbunden ist, während jeder der Eingriffvorsprünge (27) in Eingriff mit jedem der Eingrifflöcher (26) steht.

6. Wärmetauscher (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wo bei:
der erste Durchlaß (12a) und der zweite Durchlaß (12b) durch ein Rohr (12) gebildet sind, wobei das Rohr (12) einen flachen Querschnitt aufweist und derart angeordnet ist, daß eine flache Oberfläche von ihm parallel zur Luft strömungsrichtung (A) angeordnet ist,
der erste Tank (14) ein Sitzelement (218) aufweist, an welchem ein Endabschnitt des Rohrs (12) festgelegt ist,
und einen Tankhauptabschnitt (16) auf welchem das Einlaß rohr (20) und das Auslaßrohr (21) angeordnet sind,
das Sitzelement (218) mehrere Rohreinführlöcher (222) auf weist, in welche der Endabschnitt des Rohrs (12) einge setzt und zur Verbindung gebracht ist, und einen Eingriff schlitz (230), der mit den Rohreinführlöchern (222) in Verbindung steht,
das Trennelement (223) mehrere Eingriffvorsprünge (227) zur Einführung in den Eingriffschlitz (230) auf einem End abschnitt (223d) des Trennelements (223) zu dem Sitzele ment (218) weisend aufweist, und
das Trennelement (223) mit dem Sitzelement (218) verbunden ist, während die Eingriffvorsprünge (227) in den Eingriff schlitz (230) eingesetzt sind.

7. Wärmetauscher (10) nach Anspruch 6, wobei das Sitzelement (218) mehrere Eingriffschlitze (230) aufweist, von denen jeder mehr als einen der Eingriffvorsprünge (227) auf nimmt.

8. Wärmetauscher (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wo bei:
jeder Tankhauptabschnitt (16) sowie das Sitzelement (18, 218) aus einer Aluminiumplatte hergestellt sind, die mit Lötmaterial auf einer Seite beschichtet ist, und
das Trennelement (23, 223) aus einer Aluminiumplatte her gestellt ist, die mit Lötmaterial auf beiden Seiten be schichtet ist.

9. Wärmetauscher (10) nach Anspruch 1, wobei:
der erste Durchlaß (12a) und der zweite Durchlaß (12b) durch mehrere Rohre (12) gebildet sind, durch welche das Fluid strömt, und
der Heizerkernabschnitt (11) mehrere Rippen bzw. Kühlrippen (13) aufweist, die benachbart zwischen den Rohren (12) angeordnet und mit diesen verbunden sind.

10. Wärmetauscher (10) nach Anspruch 1, wobei:
das Einlaßrohr (20) im wesentlichen in Ausrichtung mit dem Auslaßrohr (21) auf einer Linie angeordnet ist, welche sich in einer Richtung senkrecht zu der Luftströmungsrich tung (A) erstreckt, und
das Trennelement (23) einen ersten Abschnitt aufweist, der sich im wesentlichen auf der Linie erstreckt, während er sich in Kontakt mit dem ersten Tank (14) befindet, und einen zweiten Abschnitt, der integral mit dem ersten Ab schnitt gebildet ist und den ersten gekrümmten Abschnitt (23b) sowie den zweiten gekrümmten Abschnitt (23c) ent hält.

11. Wärmetauscher (10) nach Anspruch 10, wobei:
der erste Tank (14) aus einem Sitzelement (18) besteht, das den ersten Abschnitt des Trennelements (23) kontak tiert, und einem Tankhauptabschnitt (16), der in Kontakt mit dem zweiten Abschnitt des Trennelements (23) steht, wobei das Sitzelement (18) erste und zweite Löcher auf weist, die jeweils mit dem ersten Durchlaß (12a) und dem zweiten Durchlaß (12b) in Verbindung stehen, und
das Einlaßrohr (20) und das Auslaßrohr (21) in Kontakt mit dem Tankhauptabschnitt (16) stehen.

12. Wärmetauscher (10) nach Anspruch 11, wobei die ersten und zweiten Löcher in dem Sitzelement (18) integral gebildet und voneinander durch den ersten Abschnitt des Trennele ments (23) getrennt sind.