DE4325043A1

DE4325043A1 - Flaches, poröses Kondensatorrohr

Info

Publication number: DE4325043A1
Application number: DE4325043A
Authority: DE
Inventors: Junji Sotani; Singoro Fukuoka; Katsuya Nagata; Masafumi Katsuta
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd; Waseda University
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd; Waseda University
Priority date: 1992-07-24
Filing date: 1993-07-26
Publication date: 1994-01-27
Also published as: GB9324091D0; FR2694080A1; GB2284471A; GB2284471B; FR2694080B1

Description

Die Erfindung betrifft im allgemeinen ein flaches, poröses Kondensatorrohr und insbesondere ein flaches, poröses Kondensatorrohr mit einem kleinen Durchmesser, welches zur Anwendung in einem Wärmetauscher (Kondensator) kleiner Bauart geeignet ist, wie zum Beispiel ein Fahrzeugkühler, und welches einen verhältnismäßig kleinen Druckabfall und ein großes wärmeübertragungsvermögen aufweist.

Ein in Fig. 18 dargestellter Kondensator ist z. B. in der Japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 62- 175588 und ihrer ersten US-Patentanmeldung, nämlich US- Patent-Nr. 4998580 vorgeschlagen worden.

Dieser Kondensator umfaßt ein Paar Sammelrohre 8 und 9, welche sich in einem bestimmten Abstand gegenüber stehen, eine große Anzahl flacher, poröser Kondensator rohre 7, die mit den gegenüberliegenden Seiten der Sammelrohre 8 und 9 in Verbindung stehen und sich zwischen den Sammelrohren parallel erstrecken, und obere und untere Teile 5 und 6, welche mit den Sammelrohren 8 und 9 verbunden sind. Zwischen den zueinander benach barten Kondensatorrohren 7 ist eine wellenförmig ausge bildete Strahlungsrippe 70 befestigt.

Ein Sammelrohr 8 wirkt als die Dampfeinlaßseite und weist ein Ende auf, welches mit einem Dampfeinlaß 80 versehen ist, und ein anderes Ende, welches durch eine Kappe 81 verschlossen ist.

Das andere Sammelrohr 9 wirkt als die Auslaßseite eines Kondensates und weist ein ,Ende auf, welches mit einem Kondensatauslaß 90 versehen ist zur Verbindung mit einer Leitung 92, sowie ein anderes Ende, welches durch eine Kappe 91 verschlossen ist.

In dem inneren Abschnitt des flachen, porösen Kondensatorrohres 7, das in dem oben erwähnten Konden sator verwendet wird, ist eine Mehrzahl diskreter Kühl mittelpfade 72 mit jeweils einem näherungsweise drei eckigen Querschnitt in der Längsrichtung durch Einsetzen und Fixieren eines wellenförmigen Abstandselementes 71 gebildet, wie in Fig. 19 gezeigt.

Diese Art von Kondensatoren weist im Vergleich zu dem Kondensationswärmeübergangs-Koeffizienten des Dampfes in dem Kondensatorrohr 7 einen viel kleineren Wärmeüber gangskoeffizienten mit der umgebenden Luft um die Strahlungsrippen 70 herum auf. Da das Kondensatorrohr 7 des Kondensators durch Reduzieren der Dampfeinströmquer schnittsfläche die wärmeabstrahlende Fläche der Strahlungsrippen 70 derart relativ vergrößert, daß der Druckabfall innerhalb des Kühlmittelpfades 72 nicht zu groß werden kann, wird der hydraulische Durchmesser (welcher definiert ist durch Multiplikation der Querschnittsfläche aller Kühlmittelpfade mit 4 und anschließendes Dividieren dieses Produktes durch den von Flüssigkeit benetzten Umfang des entsprechenden Kühl mittelpfades) daher von jedem Kühlmittelpfad 72 in dem Kondensatorrohr 72 auf den Bereich von 0,381 bis 1,016 mm (etwa 0,015 bis 0,040 Zoll) eingestellt.

Wenn der hydraulische Durchmesser jedes Kühl mittelpfades derart klein gehalten wird, wie bei dem oben erwähnten Kondensatorrohr 7 beschrieben, ist die Wärmeab strahlende Fläche der Strahlungsrippen 70 relativ vergrößert, um das Wärmeübertragungsvermögen zu ver bessern.

In letzter Zeit ist es jedoch wünschenswert, speziell auf dem Gebiet von Wärmetauschern kleiner Bauart, wie zum Beispiel einem Fahrzeugkühler und anderen, einen solchen Kondensator derart zu verbessern, daß er weiterhin kleine Abmessungen besitzt und ein besseres Wärmeübertragungsvermögen aufweist. Um solch einer Forderung gerecht zu werden, fertigten die Erfinder der vorliegenden Erfindung verschiedene Kondensatorrohre mit Kühlmittelpfaden an, die einen hydraulischen Durch messer von 1,0 mm oder weniger aufweisen, und unter suchten dann deren Wärmeübertragungsvermögen, ähnlich wie bei dem oben beschriebenen porösen Kondensatorrohr 7 des Standes der Technik. Es ist dann verständlich, daß dieses Kondensatorrohr aufgrund seines sehr großen Druckabfalles praktisch unzweckmäßig ist, abgesehen von seinem Wärme übertragungsvermögen.

Mit anderen Worten, die Erfinder der vorliegenden Erfindung unternahmen verschiedene Experimente an flachen Kondensatorrohren mit einer großen Anzahl an Kühlmittel pfaden mit einem hydraulischen Durchmesser von 1 mm oder weniger und haben die folgenden zu verbessernden Punkte festgestellt und dabei die vorliegende Erfindung erzielt.

Einer der zu verbessernden Punkte ist der bedeutendste Punkt, der die Feststellung betrifft, daß der Druckabfall in den Kühlmittelpfaden geringer wird und zur gleichen Zeit das Wärmeübertragungsvermögen weiter verbessert wird, sowohl durch Entfernen eines Abschnittes eines Abstandselementes zum Abgrenzen der gegenseitig benachbarten Kühlmittelpfade, wodurch die Breite jedes Kühlmittelpfades um eine bestimmte Höhe mehr vergrößert wird als die Innenhöhe, als auch durch Bilden von Vorsprüngen, die sich kontinuierlich in der Längsrichtung erstrecken, anstelle des oben beschriebenen entfernten Abschnittes des Abstandshalters.

Ein weiterer Punkt ist die folgende Feststellung, daß sich das Wärmeübertragungsvermögen des Kondensator rohres verbessert, wenn sich das Verhältnis der Höhe jedes Vorsprunges zu der Höhe des inneren Abschnittes jedes Kühlmittelpfades in einem bestimmten Bereich befindet.

Ein weiterer Punkt ist die folgende Feststellung, daß das Wärmeübertragungsvermögen des Kondensatorrohres weiter verbessert wird, wenn die jedem Vorsprung be nachbarte Nut eine ebene Bodenfläche aufweist (vorzugs weise, wenn die Gestalt der Nut ein umgekehrtes Trapez darstellt).

Ein zusätzlicher Punkt ist die folgende Fest stellung, daß das Wärmeübertragungsvermögen noch weiter verbessert wird, wenn der Abstand zwischen den in dem Kühlmittelpfad ausgebildeten Vorsprüngen in einem be stimmten Bereich liegt.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein flaches, poröses Kondensatorrohr vorzusehen, welches im Vergleich zu dem bekannten oben beschriebenen flachen, porösen Kondensatorrohr einen deutlich kleineren Druckab fall in einem Kühlmittelpfad aufweist und es ermöglicht, sein Wärmeübertragungsvermögen weiter zu verbessern.

Ein weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein flaches poröses Kondensatorrohr vorzusehen, welches eine noch stärkere Miniaturisierung eines Kondensators kleiner Bauart, wie zum Beispiel eines Fahrzeugkühlers und anderer, zum Ziel hat.

Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt ein flaches, poröses Kondensatorrohr eine Mehrzahl von diskreten Kühlmittelpfaden, in einer Breitenrichtung (w) parallel zueinander sind und sich in einer Längsrichtung erstrecken;
wobei die Außenhöhe des Kondensatorrohres auf nicht mehr als 2 mm festgelegt ist;
die Innenhöhe jedes Kühlmittelpfades nicht mehr als 1,2 mm beträgt;
das Verhältnis der Breite jedes der Kühlmittel pfade zu seiner Innenhöhe auf den Bereich von 1,8 bis 6,0 festgelegt ist;
in jedem Kühlmittelpfad eine Mehrzahl von Vor sprüngen vorgesehen ist, welche sich kontinuierlich in der Längsrichtung erstrecken;
eine den Vorsprüngen benachbarte Nut einen ebenen Boden aufweist; und
das Verhältnis der Höhe jedes der Vorsprünge zu der Innenhöhe jedes der Kühlmittelpfade auf den Bereich von 0,055 bis 0,25 festgelegt ist.

Vorzugsweise liegt der Abstand der Vorsprünge in dem flachen, porösen Kondensatorrohr der vorliegenden Erfindung im Bereich von 0,25 bis 0,6 mm.

Vorzugsweise stellt die Querschnittsform der Nut zwischen den zueinander benachbarten Vorsprüngen ein näherungsweise umgekehrte Trapez dar, indem die Querschnittsgestalt jedes Vorsprunges zum Beispiel dreieckig ausgebildet ist.

Vorzugsweise liegt auch der hydraulische Durch messer des Kühlmittelpfades in dem Bereich von 0,7 bis 1,5 mm.

Ferner kann jeder Vorsprung an beiden oder einer dieser Oberflächen (im Anwendungsfall die obere oder untere Oberfläche) jedes Kühlmittelpfades in der Breiten richtung ausgebildet sein.

Das flache, poröse Kondensatorrohr gemäß der vorliegenden Erfindung wird verwendet, indem das Konden satorrohr derart in einen Kondensator eingesetzt wird, daß sich das Kondensatorrohr mit seiner Länge in Seitenrichtung erstreckt. Im Vergleich zu den oben beschriebenen bekannten flachen, porösen Kondensator rohren ist das Kondensatorrohr der vorliegenden Erfindung derart ausgebildet, daß die Breite jedes Kühlmittelpfades größer ist als dessen Höhe, die sich in der Längsrichtung erstreckenden Vorsprünge jedem Kühlmittelpfad zugeordnet sind und jede den Vorsprüngen benachbarte Nut einen ebenen Boden aufweist. Deshalb wird jeder mit den Oberflächen der Vorsprünge in Kontakt gebrachte Kühl mitteldampf effizient kondensiert, und das kondensierte Kühlmittel bewegt sich sofort entlang der Nuten in eine bestimmte Richtung.

Somit ist der Druckabfall innerhalb das Rohres relativ klein, und das Wärmeübertragungsvermögen wird weiter verbessert.

Außerdem gibt es folgenden Grund, warum die äußere Höhe (Gesamtdicke) des Kondensatorrohres der vorliegenden Erfindung auf nicht mehr als 2 mm festgelegt und die Innenhöhe des Kühlmittelpfades auf nicht mehr als 1,2 mm festgelegt ist. Wenn nämlich die oben beschriebenen Außen- und Innenhöhen nicht geringer sind als diese Werte, dann wird der Oberflächenanteil der auf der Ober fläche des Kondensatorrohres angebrachten Strahlungs rippen relativ klein gegenüber der Wärmeübertragungsfläche des Kühlmittelpfades, so daß das Wärmeüber tragungsvermögen des Wärmetauschers verringert wird, und dieser Tauscher nicht miniaturisiert werden kann.

Zusätzlich besteht der folgende Grund, warum das Verhältnis der Innenbreite zu der Innenhöhe jedes Kühl mittelpfades auf den Bereich von 1,8 bis 6,0 festgelegt ist. Wenn nämlich das oben beschriebene Verhältnis auf nicht mehr als 1,8 festgelegt ist, wird der Druckabfall des Kühlmittelpfades vergrößert, wogegen der Gegendruck des Kondensatorrohres beim Durchgang des Kühlmittels durch den inneren Abschnitt gegen den inneren Druck deutlich verringert ist, wenn das oben beschriebene Verhältnis auf nicht weniger als 6,0 eingestellt ist.

Gemäß dem flachen, porösen Kondensatorrohr der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Kondensator rohr vorzusehen, in welchem der Druckabfall in dem Kühl mittelpfad relativ klein ist und mit welchem ein gutes Wärmeübertragungsvermögen erreicht werden kann, während der Kondensator weiter wesentlich verkleinert werden kann.

Die vorangegangenen sowie weitere Ziele und Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden Be schreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen augen scheinlich, in welchen

Fig. 1 eine vergrößerte Schnittansicht ist, welche ein Kondensatorrohr als eine erste bevorzugte Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht ist, welche einen Vorsprung innerhalb eines Kühlmittelpfades in dem Kondensatorrohr der Fig. 1 zeigt;

Fig. 3 ein Teil einer vergrößerten Schnittansicht ist, welche ein Kondensatorrohr als eine zweite bevor zugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar stellt;

Fig. 4 eine vergrößerte Schnittansicht ist, welche einen Vorsprung innerhalb eines Kühlmittelpfades in dem Kondensatorrohr der Fig. 3 darstellt;

Fig. 5 eine vergrößerte Schnittansicht ist, welche eine Modifikation eines Vorsprunges innerhalb eines Kühl mittelpfades darstellt;

Fig. 6 ein Teil einer vergrößerten Schnittansicht ist, welche ein Kondensatorrohr als eine fünfte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 7 ein Teil einer vergrößerten Schnittansicht ist, welche ein Kondensatorrohr als eine sechste be vorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 8 ein Teil einer vergrößerten Schnittansicht ist, welche ein Kondensatorrohr als eine siebente bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 9 ein Teil einer vergrößerten Schnittansicht ist, welche ein Kondensatorrohr als eine achte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 10 ein Teil einer vergrößerten Schnittansicht ist, welche ein Kondensatorrohr als eine neunte be vorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 11 ein Teil einer vergrößerten Schnittansicht ist, welche eine weitere Modifikation des Vorsprunges innerhalb des Kühlmittelpfades zeigt;

Fig. 12 ein Teil einer vergrößerten Schnittansicht ist, welche ein als Referenz vorgesehenes Kondensatorrohr als die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 13 ein Teil einer vergrößerten Schnittansicht ist, welche ein anderes als Referenz vorgesehenes Konden satorrohr als die bevorzugte Ausführungsform der vorlie genden Erfindung darstellt;

Fig. 14 ein Balkendiagramm ist, welches den Vergleich der inneren Wärmeübertragungsrate zwischen den Kondensatorrohren der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung (teilweise) und der als Referenz dienenden Kondensatorrohre der Fig. 12 und 13 darstellt;

Fig. 15 ein Balkendiagramm ist, welches den Vergleich des Druckabfallverhältnisses zwischen den Kondensatorrohren der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung (teilweise) und der als Referenz dienenden Kondensatorrohre der Fig. 12 und 13 darstellt;

Fig. 16 ein Liniendiagramm ist, welches einen Zusammenhang zwischen dem Abstand der Vorsprünge und der inneren Wärmeübertragungsrate in dem Kondensatorrohr einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 17 ein Liniendiagramm ist, welches einen Zusammenhang zwischen der Höhe der Vorsprünge und der inneren Wärmeübertragungsrate im Kondensatorrohr einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 18 ein Teil einer perspektivischen Explosionsansicht ist, welche einen Kondensator zeigt, der ein herkömmliches flaches, poröses Kondensatorrohr verwendet; und

Fig. 19 eine vergrößerte Schnittansicht ist, welche das flache, poröse Kondensatorrohr in dem Kondensator der Fig. 18 darstellt.

Ausführungsform 1

Das in Fig. 1 als erste bevorzugte Ausführungsform ge zeigte Kondensatorrohr 1 ist ein flaches Rohr, welches aus einer Aluminiumlegierung besteht und mittels konformen Extrudierens (Präzisionsextrudieren) herge stellt ist.

Das Kondensatorrohr 1 weist diskrete Kühlmittelpfade 10 und 11 mit der Innenbreite w1 auf, die größer ist als die Innenhöhe h1, und welche Kühlmittel pfade 10 und 11 durch die Abstandselemente 14 derart gebildet sind, daß sie sich in der Breitenrichtung jeweils parallel zueinander und in Längsrichtung kontinuierlich erstrecken.

Auf den oberen beziehungsweise unteren Oberflächen aller Kühlmittelpfade 10 und 11 ist jeweils eine große Anzahl von Vorsprüngen 12 in näherungsweise gleichem Abstand ausgebildet.

Da die Querschnittsform jedes Vorsprunges 12 näherungsweise ein Dreieck darstellt, wie in Fig. 2 gezeigt, weist jede Nut 13 zwischen den zueinander benachbarten Vorsprüngen 12 näherungsweise die Form eines umgekehrten Trapezes auf.

Deshalb besitzt jede Nut 13 einen ebenen Boden. Die Abmessungen des in Fig. 1 gezeigten Konden satorrohres sind wie folgt:
Länge : 850 mm
Breite w: 17 mm
Außenhöhe h: 1,8 mm
Dicke t: 0,45 mm
Breite w1 des Kühlmittelpfades 10 in dem mittleren Abschnitt: 3,87 mm
Innenbreite w1 des Kühlmittelpfades 11 an beiden Seiten: 3,755 mm
Innenhöhe h1 jedes Kühlmittelpfades 10 und 11: 0,9 mm
Dicke t1 jedes Abstandselementes 14: 0,25 mm
Höhe h2 jedes Vorsprunges 12: 0,15 mm
Breite w2 jedes Vorsprunges 12: 0,15 mm
Abstand p jedes Vorsprunges 12: 0,48 mm
Breite w3 des ebenen Bodens jeder Nut 13: 0,33 mm
Verhältnis der Breite w1 zu der Innenhöhe h1 des Kühlmittelpfades 10: 4,3
Verhältnis der Breite w1 zu der Innenhöhe h1 des Kühlmittelpfades 11: etwa 4,2
Verhältnis der Höhe h2 jedes Vorsprunges 12 zu der Innenhöhe h1: etwa 0,17
Hydraulischer Durchmesser des Kühlmittelpfades 10: etwa 1,06 mm
Hydraulischer Durchmesser des Kühlmittelpfades 11:
etwa 1,14 mm
Scheitelwinkel R jedes Vorsprunges 12 (vergleiche Fig. 2): etwa 54°.

Das Kondensatorrohr dieser bevorzugten Aus führungsform ist im Leistungstest 1, welcher später beschrieben wird, als Probe Nr. 1 definiert.

Gemäß dem Kondensatorrohr der bevorzugten Aus führungsform wird der in einer bestimmten Richtung innerhalb der Kühlmittelpfade 10 und 11 strömende Kühlmitteldampf mit der Oberfläche jedes Vorsprunges 12 in Kontakt gebracht und effizient kondensiert, wie in Fig. 2 gezeigt, wenn der Kondensator das Kondensatorrohr wie in Fig. 18 dargestellt in sich aufnimmt. Ein Kondensat 4 bewegt sich unter solch einer Bedingung, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, sofort entlang jeder Nut 13 in eine bestimmte Richtung.

Ausführungsform 2

Ein in Fig. 3 und 4 gezeigtes Kondensatorrohr 1 als eine zweite bevorzugte Ausführungsform wird unter Verwendung des gleichen Materials und Verfahrens wie bei dem Kondensatorrohr in Ausführungsform 1 hergestellt. Der obere Abschnitt jedes inneren Vorsprunges 12a in jedem der Kühlmittelpfade 10 und 11 ist in einer kreisbogen förmigen Gestalt mit einem Radius R von 0,1 mm ausge bildet, wie in Fig. 4 gezeigt.

Dieses Kondensatorrohr weist die folgenden Abmes sungen auf, und jede im folgenden nicht genannte Ab messung eines Abschnittes ist die gleiche wie diejenige des Kondensatorrohres in Ausführungsform 1:
Breite w2 jedes Vorsprunges 12a: 0,25 mm
Abstand p jedes Vorsprunges 12a: 1,03 mm
Breite w3 des ebenen Bodens jeder Nut 13: 0,78 mm
Hydraulischer Durchmesser jedes Kühlmittelpfades 10 und 11: etwa 1,21 mm.

Das Kondensatorrohr dieser bevorzugten Aus führungsform ist im Leistungstest 1, welcher später beschrieben wird, als Probe Nr. 2 definiert.

Ausführungsform 3

Anstelle jedes Vorsprunges 12a des in Fig. 3 dargestellten Kondensatorrohres 1 wird ein Kondensator rohr mit einem Vorsprung 12b mit einer viereckigen Quer schnittsform (Höhe h2 : 0,15 mm und Breite w2: 0,25 mm) innerhalb der Kühlmittelpfade angefertigt, wie in Fig. 5 dargestellt.

Dieses Kondensatorrohr ist im Leistungstest 1, welcher später beschrieben wird, als Probe Nr. 3 definiert.

In dem Kondensatorrohr der Probe Nr. 3 beträgt der hydraulische Durchmesser des Kühlmittelpfades 1,24 mm und jede Abmessung anderer Abschnitte in diesem Kondensator rohr ist identisch mit derjenigen des Kondensatorrohres in Ausführungsform 2.

Ausführungsform 4

Anstelle jedes Vorsprunges 12a des in Fig. 3 dar gestellten Kondensatorrohres 1 wird ein Kondensatorrohr mit einem Vorsprung 12 mit einer dreieckigen Quer schnittsform (Höhe h2: 0,15 mm und Breite w2: 0,15 mm) innerhalb der Kühlmittelpfade angefertigt, wie in Fig. 2 dargestellt. Dieses Kondensatorrohr ist im Leistungs test 1, welcher später beschrieben wird, als Probe Nr. 4 definiert.

In dem Kondensatorrohr der Probe Nr. 4 beträgt der hydraulische Durchmesser des Kühlmittelpfades 1,28 mm und jede Abmessung anderer Abschnitte in diesem Kondensator rohr ist identisch mit derjenigen des Kondensatorrohres in Ausführungsform 2.

Ausführungsform 5

Ein Kondensatorrohr 1 einer fünften in Fig. 6 gezeigten bevorzugten Ausführungsform wird durch Aus bilden jedes Vorsprunges 12a mit der gleichen Quer schnittsform wie derjenigen in Fig. 4 gebildet, wobei jeder Vorsprung 12a nur an einer sich in Breitenrichtung erstreckenden Oberfläche (im Benutzungsfall die sich in Breitenrichtung erstreckende Oberfläche des oberen Abschnittes) jedes der Kühlmittelpfade 10 und 11 ausgebildet ist. Die andere sich in Breitenrichtung erstreckende Oberfläche jedes der Kühlmittelpfade 10 und 11 ist eben.

Das Kondensatorrohr 1 dieser bevorzugten Aus führungsform wird durch Verwendung des gleichen Materials und Verfahrens wie bei dem Kondensatorrohr der Aus führungsform 1 angefertigt. Der hydraulische Durchmesser jedes der Kühlmittelpfade 10 und 11 beträgt ungefähr 1,33 mm und jede Abmessung der anderen Abschnitte ist identisch mit derjenigen des Kondensatorrohres in Aus führungsform 2.

Das Kondensatorrohr in dieser bevorzugten Aus führungsform ist im Leistungstest, welcher später be schrieben wird, als Probe Nr. 5 definiert.

Ausführungsform 6

Als sechste in Fig. 7 dargestellte bevorzugte Ausführungsform wird ein Kondensatorrohr 1 durch Bilden von acht parallelen Kühlmittelpfaden 10 und 11 mittels Abstandselementen 14 hergestellt. Jeder Vorsprung 12a, der in der Querschnittsform zu der in Fig. 4 gleich ist, ist in der Mitte beider sich in Breitenrichtung er streckenden Oberflächen jedes der Kühlmittelpfade 10 und 11 gebildet. Dieses Kondensatorrohr 1 weist einen Aufbau auf, in welchem jedes zweite Abstandselement 14 eines Kondensatorrohres 3, welches später in Fig. 13 beschrieben wird, durch jeden Vorsprung 12a ersetzt ist.

Das Kondensatorrohr 1 in dieser bevorzugten Ausführungsform wird durch Verwendung des gleichen Materials und Verfahrens wie bei dem Kondensatorrohr in Ausführungsform 1 hergestellt. Dieses Kondensatorrohr weist die folgenden Abmessungen auf, und jede im folgenden nicht genannte Abmessung eines Abschnittes ist die gleiche wie diejenige des Kondensatorrohres in Aus führungsform 2:
Breite w1 jedes Kühlmittelpfades 10 und 11: 1,81 mm
Hydraulischer Durchmesser jedes Kühlmittelpfades 10 und 11: etwa 1,07 mm
Verhältnis der Pfadbreite w1 zur Innenhöhe h1: etwa 2,0.

Das Kondensatorrohr in dieser bevorzugten Ausführungsform ist im Leistungstest, welcher später beschrieben wird, als Probe Nr. 6 definiert.

Referenz 1

Ein in Fig. 12 dargestelltes Kondensatorrohr 2 stellt ein Kondensatorrohr dar, welches als Referenz dient, um es mit dem Kondensatorrohr 1 jeder oben be schriebenen bevorzugten Ausführungsform zu vergleichen. Dieses Kondensatorrohr 2 ist im Leistungstest 1, welcher später beschrieben wird, als Probe Nr. 7 definiert.

In diesem Kondensatorrohr 2 sind durch vertikale Abstandselemente 14 acht Kühlmittelpfade 20 derart ausgebildet, daß sie sich in der Breitenrichtung parallel zueinander erstrecken, und in keinem Kühlmittelpfad 20 ist ein Vorsprung ausgebildet. In jedem Kühlmittelpfad 20 beträgt der hydraulische Durchmesser ungefähr 1,20 mm, und jede Abmessung der anderen Abschnitte in diesem Kondensatorrohr 2 ist identisch mit derjenigen des Kondensatorrohres, das in Fig. 7 dargestellt ist.

Referenz 2

Ein in Fig. 13 dargestelltes Kondensatorrohr 3 stellt ein Kondensatorrohr dar, welches als Referenz dient, um es mit dem Kondensatorrohr 1 in jeder oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform zu vergleichen. Dieses Kondensatorrohr 3 ist im Leistungstest 1, welcher später beschrieben wird, als Probe Nr. 8 definiert.

In diesem Kondensatorrohr 3 sind durch vertikale Abstandselemente 14 sechzehn Kühlmittelpfade 30 derart ausgebildet, daß sie sich in der Breitenrichtung parallel zueinander erstrecken, und in keinem Kühlmittelpfad 30 ist ein Vorsprung ausgebildet. In diesem Kondensatorrohr 3 beträgt die Breite w1 jedes Kühlmittelpfades 30 0,78 mm, der hydraulische Durchmesser jedes Kühlmittelpfades 30 beträgt 0,84 mm (dieser Wert liegt innerhalb des Bereiches des in der Japanischen Patent-Offenlegungs schrift Nr. 62-175588 offenbarten Kondensatorrohres), und das Verhältnis der Pfadbreite w1 zu der Innenhöhe h1 beträgt etwa 0,87. Jede Abmessung der anderen Abschnitte in diesem Kondensatorrohr 3 ist identisch mit derjenigen des Kondensatorrohres, welches in Fig. 7 dargestellt ist.

Leistungstest 1

Die folgenden Proben Nr. 1 bis 8 der flachen, porösen Kondensatorrohre wurden unter Verwendung einer Aluminiumlegierung und unter Verwendung eines konformen Heißextrudierverfahrens hergestellt. Die mittlere innere Wärmeübertragungsrate und der Druckabfall wurden an den Proben Nr. 1 bis 8 unter der Bedingung gemessen, daß die Temperatur des einströmenden Dampfes und die Außen temperatur bei 40°C beziehungsweise 30°C gehalten werden. Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in den Fig. 14 und 15 gezeigt.

Fig. 15 zeigt das Druckabfallverhältnis für den Fall, daß der Druckabfall des Kondensatorrohres 3, das entspricht Probe Nr. 8, als Einheit angenommen wird.

Gemäß den Ergebnissen aus Fig. 14 ist das Kondensatorrohr der Probe Nr. 8, welches durch ein gleichartiges Verfahren wie das herkömmliche Kondensator rohr hergestellt worden ist, hinsichtlich seines Wärme übertragungsvermögens sehr viel besser als das Kondensatorrohr der Probe Nr. 7, in welchem der hydraulische Durchmesser des Kühlmittelpfades ungefähr 1,20 mm beträgt.

Das Kondensatorrohr 3 von Probe Nr. 8 weist jedoch ein geringeres Wärmeübertragungsvermögen gegenüber dem jenigen der Probe Nr. 6 (Ausführungsform 6) auf, in welchem jedes zweite Abstandselement 14 aller Abstands elemente 14 dieses Kondensatorrohres 3 durch einen Vorsprung 12a ersetzt ist. Ferner ist die Differenz zwischen dem Wärmeübertragungsvermögen des Kondensator rohres der Probe Nr. 8 und den Kondensatorrohren der Probe Nr. 1 bis Nr. 5 deutlich größer.

Gemäß den Ergebnissen von Fig. 15 weist das Kondensatorrohr von Probe Nr. 6 einen geringfügig kleineren Druckabfall im Vergleich zur Probe Nr. 7 auf, aber er ist deutlich besser als derjenige von Probe Nr. 8. Insbesondere ist der Druckabfall in jedem der Konden satorrohre der Proben Nr. 1 bis 5 deutlich geringer als derjenige des Kondensatorrohres der Probe Nr. 8.

Entsprechend den Resultaten aus Leistungstest 1 ist deutlich geworden, daß das Ziel, das thermische Verhalten ohne Vergrößerung des Druckabfalles weiter zu verbessern, viel mehr dadurch erreicht werden kann, daß kleine Vorsprünge auf der inneren Wandoberfläche jedes Kühlmittelpfades, dessen Breite größer als die Innenhöhe ist, wie das Kondensatorrohr in der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ausgebildet werden, als durch Verkleinern des hydraulischen Durchmessers des Kühlmittelpfades in dem Kondensatorrohr.

Insbesondere das Kondensatorrohr der Probe Nr. 1 ist sowohl im Druckabfall als auch in der Wärmeüber tragungsrate deutlich besser als dasjenige der Probe Nr. 8.

Leistungstest 2

Mittels konformen Heißextrudierens wurde ein aus einer Aluminiumlegierung bestehendes Kondensatorrohr hergestellt. In diesem Kondensatorrohr stimmen die Breite w, die Länge, die Außenhöhe h und die Innenhöhe h1 und die Breite w1 jedes der Kühlmittelpfade 10 und 11 mit den entsprechenden Abmessungen des Kondensatorrohres in Ausführungsform 1 (vergleiche Fig. 1) überein, wobei die Querschnittsform und die Abmessung jedes Vorsprunges identisch zu den in den Fig. 2, 4 und 5 gezeigten sind, und der Abstand p der Vorsprünge im Bereich von 0,2 bis 1,94 mm liegt. Bei den Probenerzeugnissen wurden deren innere Wärmeübertragungsraten in der gleichen weise ge messen wie im Leistungstest 1.

Die auf diese Weise erhaltenen Ergebnisse sind in Fig. 16 dargestellt. In Fig. 16 ist das Kondensatorrohr, in welchem jeder Vorsprung einen dreieckigen Querschnitt aufweist (vergleiche Fig. 2), als volle Linie darge stellt, das Kondensatorrohr, bei dem jeder Vorsprung eine viereckige Querschnittsform (vergleiche Fig. 5) aufweist, ist als eine Strich-Punkt-Linie dargestellt, und das Kondensatorrohr, bei welchem jeder Vorsprung in seinen oberen Abschnitten (vergleiche Fig. 4) einen kreisbogen förmigen Querschnitt aufweist, ist als eine Strich- Doppelpunkt-Linie dargestellt.

Bei allen diesen Kondensatorrohren liegt jeder hydraulische Durchmesser des Kühlmittelpfades im Bereich von 0,7 bis 1,5 mm.

Außerdem liegt jeder Druckabfall aller dieser Kondensatorrohre innerhalb des Bereiches von 0,55 bis 0,6, wenn der Druckabfall des oben beschriebenen Kondensatorrohres der Probe Nr. 8 als Einheit definiert wird.

Aus diesem Leistungstest 2 ist klar geworden, daß das Kondensatorrohr, welches jeden Abstand p der Vorsprünge innerhalb eines Bereiches von etwa 0,25 bis 0,6 mm aufweist, einen relativ kleinen Druckabfall in dem Kühlmittelpfad aufweist und ein großes Wärmeübertragungs vermögen bietet.

Gemäß Experimenten besitzen alle Vorsprünge innerhalb des Kühlmittelpfades in dem Kondensatorrohr besonders vorzugsweise einen Scheitelwinkel von 300 bis 600.

Leistungstest 3

Mittels konformen Heißextrudierens wurde ein aus einer Aluminiumlegierung bestehendes Kondensatorrohr hergestellt. In diesem Kondensatorrohr stimmen die Breite w, die Länge, die Außenhöhe h und die Innenhöhe h1 und die Breite w1 aller Kühlmittelpfade 10 und 11 mit den entsprechenden Abmessungen des Kondensatorrohres in Ausführungsform 1 (vergleiche Fig. 1) überein, wobei die Querschnittsform und Abmessung jedes Vorsprunges identisch ist zu den in Fig. 2 gezeigten (der Quer schnitt jedes Vorsprunges ist ein Dreieck, die Höhe des Dreieckes ist ebenso groß wie seine Basis) und die Höhe des Vorsprunges ist gleich Null oder liegt innerhalb des Bereiches von 0,05 bis 0,3 mm (das Verhältnis der Höhe h2 des Vorsprunges zu der Innenhöhe h1 des Kühlmittelpfades ist gleich Null oder liegt innerhalb des Bereiches von 0,055 bis 0,33). Bei diesen Probenerzeugnissen wurde die mittlere innere Wärmeübertragungsrate in der gleichen weise wie bei dem Leistungstest 1 gemessen.

Die auf diese weise erhaltenen Ergebnisse sind in Fig. 17 dargestellt.

In jedem dieser Kondensatorrohre liegen alle hydraulischen Durchmesser jedes Kühlmittelpfades in dem Bereich von 0,7 bis 1,5 mm.

Aus diesem Leistungstest 3 ist erkennbar geworden, daß jedes Kondensatorrohr, dessen Verhältnis aus der Höhe h2 des Vorsprunges zu der Innenhöhe h1 des Kühlmittel pfades innerhalb des Bereiches von 0,055 bis 0,25 liegt, einen relativ kleinen Druckabfall aufweist und ein höheres Wärmeübertragungsvermögen ausgebildet hat.

Ferner lag der Druckabfall des Kondensatorrohres, in welchem das Verhältnis der Innenhöhe h1 des Kühl mittelpfades zu jeder Vorsprungshöhe h2 in dem Bereich von 0,055 bis 0,25 liegt, innerhalb des Bereiches von 0,55 bis 0,7, unter der Annahme, daß der Druckabfall des Kondensatorrohres der oben beschriebenen Probe Nr. 8 als Einheit dient.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen

Bei den Kondensatorrohren gemäß der vorliegenden Erfindung können die Vorsprünge 12 (12a und 12b) der oberen und unteren sich in Breitenrichtung erstreckenden Oberflächen des Kühlmittelpfades 10 (11) derart ausge bildet sein, daß sie in der horizontalen Richtung abwechselnd angeordnet sind. Mit anderen Worten, das Kondensatorrohr 1 der Ausführungsform 7 ist derart ausge bildet, daß sich jeder auf der oberen sich in Breiten richtung erstreckenden Oberfläche des Kühlmittelpfades 10 (11) ausgebildete Vorsprung 12 und jeder auf der unteren sich in Breitenrichtung erstreckenden Oberfläche des Kühlmittelpfades 10 (11) ausgebildete Vorsprung 12 sich nicht in der gleichen horizontalen Ebene gegenüberstehen.

In dem Kondensatorrohr 1 der Ausführungsform 7 ist die Anzahl der Vorsprünge an der oberen sich in Breiten richtung erstreckenden Oberfläche des Kühlmittelpfades 10 (11) unterschiedlich zu derjenigen der Vorsprünge an dessen unterer sich in Breitenrichtung erstreckenden Oberfläche. Die Anzahl der Vorsprünge auf der oberen sich in Breitenrichtung erstreckenden Oberfläche des Kühl mittelpfades 10 (11) ist im Gebrauch jedoch vorzugsweise größer als die Anzahl der Vorsprünge auf dessen unterer sich in Breitenrichtung erstreckenden Oberfläche.

Bei dem Kondensatorrohr der vorliegenden Erfindung sind die Vorsprünge 12 (12a und 12b) auf der oberen und unteren sich in Breitenrichtung erstreckenden Oberfläche innerhalb jedes Kühlmittelpfades 10 und 11 des Kondensatorrohres 1 ausgebildet, und ansonsten können die Vorsprünge 12 (12a und 12b) auf der inneren Wandober fläche der Abstandselemente 14 oder einem Seitenabschnitt ausgebildet sein, ähnlich zu dem in Fig. 9 dargestellten Kondensatorrohr 1 der Ausführungsform 8.

Ferner kann das Kondensatorrohr der vorliegenden Erfindung, ähnlich wie das in Fig. 10 dargestellte Kondensatorrohr der Ausführungsform 9, derart ausgebildet sein, daß die dem Abstandselement 14 benachbarte Nut 13 durch Formen jedes Vorsprunges 12 in dem Kondensatorrohr 1 mit einem dreieckigen Querschnitt und ebenso durch Formen der Basis des Abstandselementes 14 in einer sich verjüngenden Form als ein im Querschnitt umgekehrtes Trapez ausgebildet ist.

Bei dem Kondensatorrohr 1 jeder oben beschriebenen bevor zugten Ausführungsform kann jeder Vorsprung 12c mit trapezartigem Querschnitt ausgebildet sein, wie auch in Fig. 11 gezeigt.

Die Erfindung kann wie folgt zusammengefaßt werden.

Es wird ein flaches, poröses Kondensatorrohr mit einem kleinen Durchmesser offenbart, welches zur Anwendung in einem Wärmetauscher (Kondensator) kleiner Bauart geeignet ist, wie zum Beispiel als Fahrzeugkühler, und welches einen verhältnismäßig kleinen Druckabfall und ein hohes Wärmeübertragungsvermögen aufweist. Ein flaches Kondensatorrohr umfaßt eine Mehrzahl von diskreten Kühlmittelpfaden, welche sich in der Breitenrichtung parallel und in der Längsrichtung kontinuierlich er strecken, wobei die Außenhöhe des Kondensatorrohres so festgesetzt ist, daß sie nicht mehr als 2 mm beträgt, die Innenhöhe jedes Kühlmittelpfades so festgesetzt ist, daß sie nicht mehr als 1,2 mm beträgt, das Verhältnis der Breite jedes Kühlmittelpfades zu seiner Innenhöhe auf den Bereich von 1,8 bis 6,0 festgelegt ist, in jedem Kühlmittelpfad eine Mehrzahl von Vorsprüngen vorgesehen ist, welche sich kontinuierlich in der Längsrichtung erstrecken, eine den Vorsprüngen benachbarte Nut einen ebenen Boden aufweist, und das Verhältnis der Höhe jedes Vorsprunges zu der Innenhöhe jedes Kühlmittelpfades in dem Bereich von 0,055 bis 0,25 liegt. Vorzugsweise reicht der Abstand der Vorsprünge von 0,25 bis 0,6 mm.

Claims

1. Flaches, poröses Kondensatorrohr, umfassend
eine Vielzahl von diskreten Kühlmittelpfaden (10, 11), die in einer Breitenrichtung (w) parallel zueinander sind und sich in einer Längsrichtung erstrecken;
bei welchem die Außenhöhe (h) des Kondensator rohres (1) auf nicht mehr als 2 mm festgelegt ist;
die Innenhöhe (h1) jedes der Kühlmittelpfade (10, 11) auf nicht mehr als 1,2 mm festgelegt ist;
das Verhältnis der Breite (w1) jedes der Kühlmittelpfade zu seiner Innenhöhe (h1) auf den Bereich von 1,8 bis 6,0 festgelegt ist;
in jedem der Kühlmittelpfade (10, 11) eine Vielzahl von Vorsprüngen (12: 12a, 12b, 12c) vorgesehen ist, die sich kontinuierlich in der Längsrichtung erstrecken;
eine den Vorsprüngen benachbarte Nut (13) einen ebenen Boden aufweist; und
das Verhältnis der Höhe (h2) jedes der Vorsprünge (12: 12a, 12b, 12c) zu der Innenhöhe (h1) jedes der Kühl mittelpfade (10, 11) von 0,055 bis 0,25 reicht.

2. Flaches, poröses Kondensatorrohr nach Anspruch 1, bei welchem der Abstand (p) der Vorsprünge (12: 12a, 12b, 12c) von 0,25 bis 0,6 mm reicht.

3. Flaches, poröses Kondensatorrohr nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die Querschnittsform der Nut (13) zwischen den Vorsprüngen (12: 12a, 12b, 12c) ein umge kehrtes Trapez darstellt.

4. Flaches, poröses Kondensatorrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem die Querschnittsform von jedem der Vorsprünge (12: 12a, 12b, 12c) näherungsweise ein Dreieck ist.

5. Flaches, poröses Kondensatorrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem sich der hydraulische Durchmesser jedes der Kühlmittelpfade (10, 11) von 0,7 bis 1,5 mm erstreckt.