DE19942458B4

DE19942458B4 - Wärmetauscher für eine Fahrzeug-Klimaanlage

Info

Publication number: DE19942458B4
Application number: DE19942458A
Authority: DE
Inventors: Naoki Kariya Sugimoto; Mitsuru Kariya Kimata
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-09-29
Filing date: 1999-09-06
Publication date: 2007-02-15
Anticipated expiration: 2019-09-07
Also published as: JP3829499B2; DE19942458A1; JP2000105097A

Abstract

Wärmetauscher (10) mit
– einem Rohrbündel (11) mit Rohren (12),
– einem ersten Sammler (14), der an einem Ende des Rohrbündel (11) angeordnet ist,
– einem zweiten Sammler (15), der am anderen Ende des Rohrbündel (11) angeordnet ist,
– einer Trennwand (23), die im ersten Sammler (14) zur Unterteilung des Sammlers (14) in einen ersten Raum (24) und einen zweiten Raum (25) angeordnet ist,
– einem Einlassrohr (20) am ersten Sammler (14), das mit dem ersten Raum (24) in Verbindung steht,
– einem Auslassrohr (21) am ersten Sammler (14), das mit dem zweiten Raum (24) in Verbindung steht,
wobei
– das Einlassrohr (24) und das Auslassrohr (25) in einer Linie senkrecht zur Luftströmungsrichtung (A) angeordnet sind und die Trennwand einen flachen Abschnitt (23a) aufweist, der
– zwischen einem ersten gekrümmten Abschnitt (23b), der in Richtung auf den zweiten Raum (25)...

Description

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

In 9 eine Heizwärmetauscher offenbart unter Verwendung von heißem Wasser für eine Fahrzeug-Klimaanlage, wobei heißes Wasser zwischen luftstromabwärtigen und luftstromaufwärtigen Seiten in bezug auf die Luft, welche durch den Wärmetauscher strömt, eine U-Kehre bzw. -Wende durchführt. Wie in 9 gezeigt, weist der Wärmetauscher einen Sammler 114 auf, der an einem Ende eines (nicht gezeigten) Rohrbündelabschnitts des Wärmetauschers angeordnet ist. Ein Einlassrohr 120, durch welches heißes Wasser in den Sammler 114 geleitet wird, und ein Auslassrohr 121, durch welches heißes Wasser aus dem Sammler 114 ausgetragen wird, sind auf bzw. an dem Sammler 114 angeordnet. Ein Innenraum des Sammlers 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 Auslassrohr 121 in Verbindung steht. In den Einlassraum 124 von dem Einlassrohr 120 strömendes heißes Wasser strömt durch mehrere Rohre des Rohrbündelabschnitts, die sowohl auf der luftstromaufwärtigen wie der luftstromabwärtigen Seite angeordnet sind und führt eine U-Kehre am anderen Ende des Rohrbündelabschnitts in Gegenüberlage zum Sammler 114 durch. Daraufhin strömt heißes Wasser durch mehrere Rohre des Rohrbündelabschnitts, die auf der anderen, der luftstromaufwärtigen bzw. der luft stromabwärtigen Seite angeordnet sind, woraufhin es in den Auslassraum 125 des Sammlers 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 9. Die Abmessungen des Einlassraums 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 Sammlers 114 in der Luftströmungsrichtung A vergrößert, und die Größe des Wärmetauschers ist insgesamt ebenfalls vergrößert.

Wie in 9 gezeigt, ist ein Zentrum bzw. eine Mitte des Einlassrohres 120 unvermeidlich entfernt vom Zentrum des Auslaßrohrs 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 Wärmetauscher horizontal montiert wird, ist das Einlassrohr 120 deshalb auf einer anderen Höhe angeordnet als das Auslassrohr 121. Infolge hiervon ist der Freiheitsgrad bei der Montage des Einlassrohrs 120 und des Auslassrohrs 121 gering bzw. geringer und die Montageeffizienz des Wärmetauschers am Fahrzeug ist gering.

Der Sammler 114 besteht aus einem Hauptsammlerabschnitt 116 und einem (nicht gezeigten) Sitzmetallelement; welches mit dem Sammlerhauptabschnitt 116 verbunden ist, und ein Ende der Trennplatte 123 ist mit dem Sitzmetallelement verbunden. Das Sitzmetallelement hat jedoch mehrere Rohrlöcher, in welche sämt liche 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 der Trennwand 123 und dem Sitzmetallelement auftritt, kann heißes Wasser direkt vom Einlassrohr 120 zu dem Auslassrohr 121 im Kurzschluss strömen. Folglich ist das Abstrahlvermögen des Wärmetauschers verringert. In einer Klimaanlage, in welcher die Luftauslasstemperatur durch Einstellen der Heißwassermenge gesteuert 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 Heißwasserströmungsmenge eingestellt bzw. gewählt ist.

PAJ-JP 08240395 A beschreibt einen Wärmetauscher mit einer Trennwand in einem Sammler, wobei an dem Sammler angeschlossene Einlass- bzw. Auslassrohre auf beiden Seiten der Trennwand münden.

DE 196 03 016 C2 beschreibt einen weiteren Wärmetauscher mit einer Trennwand in einem Sammler.

Angesichts der vorstehend angesprochenen Probleme besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Wärmetauscher mit einem Sammler zu schaffen, der in einen Einlassraum und einen Auslassraum unterteilt ist, wobei die Abmessung des Sammlers in der Luftströmungsrichtung verringert ist.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Wärmetauscher zu schaffen, dessen Sammler in einen Einlassraum 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 des Patentanspruchs 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

In Übereinstimmung mit der Erfindung weist demnach ein Heizwärmetauscher erste und zweite Sammlers und ein Rohrbündel auf, und zwar unter Bildung eines ersten Durchlasses und eines zweiten Durchlasses, durch welche Fluid strömt. Das Eisnlassrohr, durch welches Fluid eingeleitet wird, und das Auslassrohr, durch welches Fluid ausgetragen wird, sind auf bzw. an dem ersten Sammler derart angeordnet, daß das Einlassrohr und das Auslassrohr sich im wesentlichen in Ausrichtung miteinander in einer Richtung senkrecht zu einer Luftströmungsrichtung befinden. Der erste Sammler ist im Innern durch eine Trennwand in einen ersten Raum, der mit dem Einlassrohr und dem ersten Durchlass in Verbindung steht, und einen zweiten Raum unterteilt, der mit dem Auslassrohr und dem zweiten Durchlass in Verbindung steht. Die Trennwand 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 Sammlers in der Luftströmungsrichtung verringert, wodurch die Baugröße des Wärmetauschers verringert ist, während Fluid daran gehindert wird, direkt von dem Einlassrohr zu dem Auslassrohr im Kurzschluß zu strömen. Da das Einlassrohr und das Auslassrohr im wesentlichen 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 Sammler aus einem Sitzelement mit mehreren Eingrifflöchern und einem Sammlerhauptabschnitt und die Trennwand weist mehrere Eingriffvorsprünge auf. Die Trennwand ist mit dem Sitzelement verbunden, während jeder der Eingriffvorsprünge in Eingriff mit jedem der Eingrifflöcher steht. Selbst dann, wenn das Sitzelement und die Trennwand Abmessungsschwankungen aufweisen, wird dadurch eine Verbindungsfehlstelle zwischen dem Sitzelement und der Trennwand verhindert.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert; es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Wärmetauschers gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
2A eine Draufsicht eines Sammlers des Heizwärmetauschers gemäß der ersten Ausführungsform,
2B eine Querschnittansicht entlang der Linie IIB-IIB in 2A,
2C eine Querschnittansicht entlang der Linie IIC-IIC in 2A,
3 eine Explosionsansicht einer Trennwand, eines Blechmetallelements und von flachen Rohren des Wärmetauschers gemäß der ersten Ausführungsform,
4 eine Draufsicht der Trennwand, welche an dem Blechmetallelement in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform angebracht ist,
5 eine Querschnittansicht entlang der Linie V-V in 4,
6 eine Explosionsansicht einer Trennwand, eines Blechmetallelements und von flachen Rohren eines Heizwärmetauschers gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
7 eine Draufsicht der Trennwand, welche an dem Blechmetallelement in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform angebracht ist,
8 eine Querschnittansicht entlang der Linie VIII-VIII in 7, und
9 eine Querschnittansicht eines Sammlers eines herkömmlichen Wärmetauschers.
(Erste Ausführungsform)
Eine erste bevorzugte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter bezug auf 1 bis 5 erläutert. Wie in 1 gezeigt, strömt heißes Wasser von einem (nicht gezeigten) Motor eines Fahrzeugs (d.h., Motorkühlwasser) als Heizquellenfluid durch einen Heizwärmetauscher 10 für eine Klimaanlage eines Fahrzeugs (nachfolgend als Wärmetauscher 10 bezeichnet). 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 1 gezeigt, weist der Wärmetauscher 10 ein Rohrbündel 11 mit mehreren flachen Rohren 12 und gewellten Rippen 13 auf. In 1 ist das Rohrbündel 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. Das Rohrbündel 11 hat tatsächlich eine längliche Rechteckform, bei welcher die Abmessung in der Höhen- bzw. Auf/Abwärtsrichtung kleiner ist als die Abmessung in der Breiten- bzw. Rechts/Links-Richtung. Jedes der flachen Rohre 12 ist so angeordnet, dass seine flache Oberfläche parallel zu der Luftströmungsrichtung A in 1 verläuft. Die flachen Rohre 12 sind in einer Reihe in der Links/Rechts-Richtung in 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 vorbestimmten Winkel geneigt verlaufen.
Wie in 3 gezeigt, weist jedes der flachen Rohre 12 einen Trennabschnitt 12c im Zentrum bzw. in der Mitte in Luftströmungsrichtung 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 luftstromabwärtigen 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 angeordnet. Das Rohrbündel 11 weist einen ersten Kernabschnitt 11a auf, der durch die ersten Durchlässe 12a gebildet ist, und einen zweiten Kernabschnitt 11b, der durch die zweiten Durchlässe 12b gebildet ist. Der erste Kernabschnitt 11a ist demnach auf der luftstromabwärtigen Seite des zweiten Kernabschnitts 11b angeordnet.
Jedes der flachen Rohre 12 ist durch Biegen einer flachen Aluminiumplatte so gebildet, daß es einen Trennabschnitt 12c aufweist, 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 beschichtet ist. Die Beschichtungsoberfläche wird zur Außenfläche des flachen Rohrs 12. Jede der gewellten Rippen 13 wird hergestellt, indem eine Aluminiumrohplatte, d.h. eine Aluminiumplatte (A3000), nicht beschichtet mit Lötmaterial, in Wellenform geformt wird.
Der Wärmetauscher 10 weist einen ersten Sammler 14 und einen zweiten Sammler 15 zum Verteilen von heißem Wasser in die flachen Rohre 12 und zum Sammeln von heißem Wasser aus den flachen Rohren 12 auf. In 1 ist der erste Sammler 14 am oberen Ende des Rohrbündels 11 angeordnet, und der zweite Sammler 15 ist am unteren Ende des Rohrbündels 11 angeordnet. In den ersten Sammler 14 strömendes heißes Wasser strömt durch die ersten Durchlässe 12a und in den zweiten Sammler 15. Daraufhin führt das heiße Wasser in dem zweiten Sammler 15 eine U-Kehre aus, wie in 1 durch den Pfeil B gezeigt, strömt durch die zweiten Durchlässe 12b und wird aus dem ersten Sammler 14 ausgetragen. Die Strömungsrichtung des heißen Wassers in den ersten Durchlässen 12a verläuft damit entgegengesetzt zu derjenigen in den zweiten Durchlässen 12b. Jeder der ersten und zweiten Sammlers 14, 15 ist in eine vorbestimmte Form geformt, d.h. in einen länglichen rechteckigen Quader. Der erste Sammler 14 besteht aus einem Sammlerhauptabschnitt 16 U-förmigen Querschnitts und einem Blechmetallelement 18, und der zweite Sammler 15 besteht aus einem Sammlerhauptabschnitt 17 U-förmigen Querschnitts und einem Blechmetallelement 19.
Als nächstes wird der Aufbau des ersten Sammlers 14 im einzelnen in bezug auf 2A bis 2C erläutert.
Wie in 2A bis 2C gezeigt, weist der Sammlerhauptabschnitt 16 ein Einlaßverbindungsloch 16a auf, in welches das Einlaßrohr 20 eingesetzt und am linken Ende einer oberen Wand des Sammlerhauptabschnitts 16 in 2B festgesetzt ist, und ein Auslassverbindungsloch 16b, in welches das Auslassrohr 21 eingesetzt und an einem rechten Ende der oberen Wand des Sammlerhauptabschnitts 16 in 2C festgelegt ist. Sowohl das Einlassrohr 20 wie das Auslassrohr 21 ist durch ein zylindrisches Rohr kreisförmigen Querschnitts gebildet. Wie in 2A gezeigt, ist das Einlassrohr 20 in Ausrichtung mit dem Auslassrohr 21 in einer Richtung senkrecht zu der Luftströmungsrichtung A angeordnet.
Wie in 2B und 2C gezeigt, schließt das Sitzmetallelement 18 ein Öffnungsende des Sammlerhauptabschnitts 16. Wie in 3 gezeigt, weist das Sitzmetallelement 18 mehrere längliche Rohreinführlöcher 22 auf, die in einer Reihe in Längsrichtung des ersten Sammlers 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 Sammler 14 hinein vorzuspringen. Jedes Ende der flachen Rohre 12 steht im Kontakt mit dem Vorsprungabschnitt 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 1 und 2A gezeigt, ist eine Trennplatte 23 innerhalb des ersten Sammlers 14 angeordnet, um einen Innenraum des ersten Sammlers 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 Einlassraum 24 ist auf der luftstromabwärtigen Seite des Auslassraumes 25 angeordnet.
Als nächstes wird die Trennplatte 23 in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform näher erläutert. Wie in 2A gezeigt, 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 Sammlers 14. Der flache Abschnitt 23a erstreckt sich parallel zu den Vorder- und Hinterwänden des Sammlerhauptabschnitts 16, der sich senkrecht zur Luftströmungsrichtung A erstreckt. Der erste gekrümmte Abschnitt 23b ist in Richtung auf den Auslassraum 23 gekrümmt, um heißes Wasser von bzw. aus dem Einlassrohr 20 derart zu führen, dass das heiße Wasser gleichmäßig in die ersten Durchlässe 12a der flachen Rohre 12 strömt, wie in 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 2C durch Pfeile gezeigt.
Wie in 3 gezeigt, weist die Trennplatte 23 einen unteren Endabschnitt 23d auf, der zum Sitzmetallelement 18 weist und sich entlang der gesamten Längserstreckungslänge des ersten Sammlers 14 erstreckt. Der untere Endabschnitt 23d weist mehrere Eingriffvorsprünge 27 auf, die in Richtung auf das Sitzmetallelement 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 Eingriffloch 26 eingeführt bzw. eingesetzt werden kann. Der untere Endabschnitt 23d weist ebenfalls mehrere Vertiefungsabschnitte 28 und mehrere Bogenabschnitte 29 auf, die zwischen benachbarten Eingriffvorsprüngen 27 gebildet sind. Wie in 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 Gegenüberlage zu dem unteren Endabschnitt 23d ist mit der Innenseite der oberen Wand des Sammlerhauptabschnitts 16 verbunden, wie in 2A gezeigt. Die Verbindungsfläche zwischen dem oberen Endabschnitt 23e und dem Sammlerhauptabschnitt 16 hat gekrümmte Form, gebildet durch die gekrümmten Abschnitte 23b, 23c und den flachen Abschnitt 23a.
Unter erneutem Bezug auf 1, strömt heißes Wasser von bzw. aus den ersten Durchlässen 12a zu den zweiten Durchlässen 12b und führt eine U-Kehre in dem zweiten Sammler 15 durch, wie durch den Pfeil B gezeigt. Der zweite Sammler 15 weist deshalb einen einzigen Innenraum auf und muss im Innern nicht unterteilt werden. Das Sitzmetallelement 19 des zweiten Sammlers 15 hat demnach lediglich mehrere Rohreinführlöcher (nicht gezeigt), in welche die Rohre 15 eingeführt und festgelegt werden. Wie in 1 gezeigt, sind außerdem Seitenplatten 29, 30 außerhalb der gewellten Rippen 13 angeordnet, die hauptsächlich auf der Außenseite in Schicht- bzw. in Übereinanderlagerichtung der flachen Rohre 12 angeordnet sind (d.h. an den rechten und linken Enden in 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 Sammlerhauptabschnitt 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 beschichteten Oberflächen werden zu Außenflächen der ersten und zweiten Sammlers 14, 15. Die Trennplatte 23 besteht aus einer beidseitig beschichteten Aluminiumplatte, d.h., aus einer Aluminiumkernplatte (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 getroffen, dass die Teile des Heizwärmetauschers 10 integral miteinander 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 Eingriffvorsprüngen 27 aufgenommen bzw. ausgeglichen. Folglich kontaktiert die Trennplatte 23 das Sitzmetallelement 18 in sicherer 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 Sammler 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 Sammlers 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 Sammlers 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 Sammler 15 und führt daraufhin eine U-Kehre durch, wie mit dem Pfeil B in 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 Sammlers 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 erwärmt 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 beispielsweise 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 angeordnet. 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 6 bis 8 erläutert. Bei dieser Ausführungsform sind Bestandteile ähnlich zu denjenigen in der ersten Ausführungsform mit denselben Bezugsziffern bezeichnet, weshalb sich ihre Erläuterung erübrigt. In der zweiten 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 6 gezeigt, kein Eingriffloch 26, sondern statt dessen einen Schlitz 230 auf. Der Schlitz 230 ist im Zentrum bzw. der Mitte der Rohreinführlöcher 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 Endabschnitt 223d der Trennplatte 223 gebildet, um in die Schlitze 230 eingeführt zu werden. Die jeweilige Breite der Eingriffvorsprünge 227 in einer Richtung senkrecht zur Luftströmungsrichtung A bei der zweiten Ausführungsform ist größer als diejenige der Eingriffvorsprünge 27 in der ersten Ausführungsform.
In der ersten Ausführungsform ist eine hochgenaue Abmessungsgenauigkeit 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 vorspringenden Abschnitt 22a aufzunehmen, sondern lediglich Vorsprungsabschnitte 228 zur Anlage der Trennabschnitte 12c. Die Lötbarkeit zwischen der Trennplatte 223 und dem Sitzmetallelement 218 in der zweiten Ausführungsform ist deshalb im Vergleich zu derjenigen bei der ersten Ausführungsform verbessert.
Da bei der zweiten Ausführungsform die Steifheit bzw. Festigkeit 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 Sammlers 14 (d.h. in einer Richtung senkrecht zu der Luftströmungsrichtung A) anstelle des einzigen Schlitzes 230 kontinuierlich in Längsrichtung. des ersten Sammlers 14 gebildet. Infolge davon ist zumindest ein Abschnitt zwischen benachbarten Rohreinführlöchern 222 des Sitzmetallelements 218 in der Luftströmungsrichtung A kontinuierlich gebildet, wodurch das Sitzmetallelement 218 daran gehindert wird, verformt zu werden.
Bei den vorstehend angeführten Ausführungsformen sind der erste Durchlass 12a und der zweite Durchlass 12b des flachen Rohrs 12 integral unter Verwendung einer einzigen dünnen Metallplatte gebildet. Der erste Durchlass 12a und der zweite Durchlass 12b können jedoch getrennt gebildet und miteinander verbunden bzw. vereinigt werden, um das flache Rohr 12 zu bilden.
Bei den vorstehend angeführten Ausführungsformen muß das Einlassrohr 20 sich nicht präzise in Ausrichtung mit dem Auslassrohr 21 befinden, sondern kann geringfügig außer Einrichtung bzw. Flucht mit dem Auslassrohr 21 angeordnet sein.
Bei den vorstehend angeführten Ausführungsform ist die Erfindung auf den Heizwärmetauscher unter Verwendung von Heißwasser für die Fahrzeug-Klimaanlage angewendet dargestellt. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auf verschiedene Heizwärmetauscher angewendet werden, welche einen Wärmeaustausch zwischen Fluid und Luft durchführen, wie etwa auf einen Kühlwärmetauscher, der einen Wärmeaustausch zwischen kühlem Wasser und Luft ausführt.

Claims

Wärmetauscher (10) mit – einem Rohrbündel (11) mit Rohren (12), – einem ersten Sammler (14), der an einem Ende des Rohrbündel (11) angeordnet ist, – einem zweiten Sammler (15), der am anderen Ende des Rohrbündel (11) angeordnet ist, – einer Trennwand (23), die im ersten Sammler (14) zur Unterteilung des Sammlers (14) in einen ersten Raum (24) und einen zweiten Raum (25) angeordnet ist, – einem Einlassrohr (20) am ersten Sammler (14), das mit dem ersten Raum (24) in Verbindung steht, – einem Auslassrohr (21) am ersten Sammler (14), das mit dem zweiten Raum (24) in Verbindung steht, wobei – das Einlassrohr (24) und das Auslassrohr (25) in einer Linie senkrecht zur Luftströmungsrichtung (A) angeordnet sind und die Trennwand einen flachen Abschnitt (23a) aufweist, der – zwischen einem ersten gekrümmten Abschnitt (23b), der in Richtung auf den zweiten Raum (25) verläuft und einem zweiten gekrümmten Abschnitt (23c), der in Richtung auf den ersten Raum (24) verläuft, angeordnet ist.
Wärmetauscher (10) nach Anspruch 1, außerdem aufweisend einen 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 Luftströmungsrichtung (A) angeordnet sind, entlang welcher Luft in Richtung auf den Rohrbündel (11) strömt.
Wärmetauscher (10) nach Anspruch 2, wobei der erste Raum (24) mit dem ersten Durchlass (12a) in Verbindung steht, und der zweite Raum (25) mit dem zweiten Durchlass (12b) in Verbindung steht.
Wärmetauscher (10) nach Anspruch 3, wobei das Fluid von dem ersten Durchlass (12a) zu dem zweiten Durchlass (12b) strömt, während es im zweiten Sammler (15) eine U-Kehre ausführt.
Wärmetauscher (10) nach einem der vohergehenden Ansprüche, wobei: das Einlassrohr (20) an einem Ende des ersten Sammlers (14) angeordnet ist, und das Auslassrohr (21) am anderen Ende angeordnet ist, der erste gekrümmte Abschnitt (23b) an dem einen Ende des ersten Sammlers (14) in Übereinstimmung mit dem Einlassrohr (20) angeordnet ist, und der zweite gekrümmte Abschnitt (23c) an dem anderen Ende des ersten Sammlers (14) in Übereinstimmung mit dem Auslassrohr (21) angeordnet ist, die Trennwand (23) einen flachen Abschnitt (23a) aufweist, welcher zwischen dem ersten gekrümmten Abschnitt (23b) und dem zweiten gekrümmten Abschnitt (23c) angeordnet ist, und der flache Abschnitt (23a) im Zentrum des ersten Sammlers (14) in der Luftströmungsrichtung (A) angeordnet ist.
Wärmetauscher (10) nach Anspruch 5, wobei der flache Abschnitt (23a), der erste gekrümmte Abschnitt (23b) und der zweite gekrümmte Abschnitt (23c) integral gebildet sind.
Wärmetauscher (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei 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 Sammler (14) ein Sitzelement (18, 218) einschließt, an welchem ein Endabschnitt des Rohrs (12) festgelegt ist, und einen Sammlerhauptabschnitt (16), auf welchem das Einlassrohr (20) und das Auslassrohr (21) angeordnet sind, das Sitzelement (18, 218) mehrere Rohreinführlöcher (22, 222) aufweist, in welche der Endabschnitt des Rohrs (12) eingesetzt und zur Verbindung gebracht ist.
Wärmetauscher (10) nach Anspruch 7, wobei das Sitzelement (18) mehrere Eingrifflöcher (26) aufweist, die jeweils zwischen benachbarten zwei der Rohreinführlöcher (22) angeordnet sind, die Trennwand (23) mehrere Eingriffvorsprünge (27) zum Eingriff in Eingrifflöcher (26) auf einem Endabschnitt (23d) der Trennwand (23) zu dem Sitzelement (18) weisend aufweist, und die Trennwand (23) mit dem Sitzelement (18) verbunden ist, während jeder der Eingriffvorsprünge (27) in Eingriff mit jedem der Eingrifflöcher (26) steht.
Wärmetauscher (10) nach Anspruch 7, wobei das Sitzelement (218) einen Eingriffschlitz (230) aufweist, der mit den Rohreinführlöchern (222) in Verbindung steht, die Trennwand (223) mehrere Eingriffvorsprünge (227) zur Einführung in den Eingriffschlitz (230) auf einem Endabschnitt (223d) der Trennwand (223) zu dem Sitzelement (218) weisend aufweist, und die Trennwand (223) mit dem Sitzelement (218) verbunden ist, während die Eingriffvorsprünge (227) in den Eingriffschlitz (230) eingesetzt sind.
Wärmetauscher (10) nach Anspruch 9, wobei das Sitzelement (218) mehrere Eingriffschlitze (230) aufweist, von denen jeder mehr als einen der Eingriffvorsprünge (227) aufnimmt.
Wärmetauscher (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei jeder Sammlerhauptabschnitt (16) sowie das Sitzelement (18, 218) aus einer Aluminiumplatte hergestellt sind, die mit Lötmaterial auf einer Seite beschichtet ist, und die Trennwand (23, 223) aus einer Aluminiumplatte hergestellt ist, die mit Lötmaterial auf beiden Seiten beschichtet ist.
Wärmetauscher (10) nach Anspruch 2, wobei der erste Durchlass (12a) und der zweite Durchlass (12b) durch mehrere Rohre (12) gebildet sind, durch welche das Fluid strömt, und das Rohrbündel (11) mehrere Rippen bzw. Kühlrippen (13) aufweist, die benachbart zwischen den Rohren (12) angeordnet und mit diesen verbunden sind.
Wärmetauscher (10) nach Anspruch 1, wobei die Trennwand (23) einen ersten Abschnitt aufweist, der sich im wesentlichen auf der Linie erstreckt, während er sich in Kontakt mit dem ersten Sammler (14) befindet, und einen zweiten Abschnitt, der integral mit dem ersten Abschnitt gebildet ist und den ersten gekrümmten Abschnitt (23b) sowie den zweiten gekrümmten Abschnitt (23c) enthält.
Wärmetauscher (10) nach Anspruch 13, wobei der erste Sammler (14) aus einem Sitzelement (18) besteht, das den ersten Abschnitt der Trennwand (23) kontaktiert, und einem Sammlerhauptabschnitt (16), der in Kontakt mit dem zweiten Abschnitt der Trennwand (23) steht, wobei das Sitzelement (18) erste und zweite Löcher aufweist, 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 Sammlerhauptabschnitt (16) stehen.
Wärmetauscher (10) nach Anspruch 14, wobei die ersten und zweiten Löcher in dem Sitzelement (18) integral gebildet und voneinander durch den ersten Abschnitt der Trennwand (23) getrennt sind.