DE69413172T2

DE69413172T2 - Wärmetauscher mit mehreren Rohren

Info

Publication number: DE69413172T2
Application number: DE69413172T
Authority: DE
Inventors: Kunihiko C/O Zexel Co. Konan Factory Konan-Machi Saitama Nishishita
Original assignee: Zexel Corp
Current assignee: Valeo Thermal Systems Japan Corp
Priority date: 1993-10-22
Filing date: 1994-10-21
Publication date: 1999-06-02
Anticipated expiration: 2014-10-22
Also published as: JPH07167578A; KR100212935B1; EP0650023B1; DE69413172D1; JP3044440B2; US5562158A; EP0650023A1; CN1107962A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen einen Verdampfer, der von einem mehrschichtigen Wärmeaustauscher gebildet wird, der aus einer Vielzahl von abwechselnd geschichteten Rippen und Röhrenelementen besteht, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
JP-A-2287094 offenbart einen mehrschichtigen Wärmeaustauscher mit Rippen und flachen Röhren, deren Anzahl stromabwärts allmählich verringert wird, um die Leistung zu erhöhen, während der Luft- und Durchgangswiderstand verringert wird. Ein ähnlicher Wärmeaustauscher mit flachen Röhren und gewellten Rippen ist in US-A-5076354 offenbart.
Bei einem Wärmeaustauscher mit abwechselnd geschichteten Rippen und Röhrenelementen überträgt ein Wärmeaustauschmedium, das in den Röhrenelementen strömt, seine Temperatur auf die Rippen, um Wärme hauptsächlich mittels der Rippen zu übertragen, wobei Luft durch die von den benachbarten Röhrenelementen definierten Räume hindurchgeht. Wärmeaustauscher des Typs, der bisher von der Anmelderin der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde, hatten eine Rippenbreite FW in Luftstromrichtung von 74 mm, eine Rippendicke FT von 0,11 mm, einen Rippenabstand FP von 3,6 mm, eine Rippenhöhe FH von 9,0 mm und eine Röhrenelementdicke TW von 2,9 mm. Eine von der Anmelderin der vorliegenden Erfindung durchgeführte Untersuchung zeigte, daß für die Produkte von anderen Herstellern die Rippenbreite FW in Luftstromrichtung in einem Bereich von 64 mm bis 110 mm liegt, die Rippendicke FT 0,10 mm bis 0,12 mm, der Rippenabstand FP 3,4 mm bis 4,5 mm, die Rippenhöhe FH 8,0 mm bis 12,3 mm und die Röhrenelementdicke TW 2,8 mm bis 3,4 mm beträgt, was den Wärmeaustauscher der Anmelderin der vorliegenden Erfindung einschließt.
Das für die Anmelderin der vorliegenden Erfindung erteilte US-A-5024269 offenbart einen Verdampfer im wesentlichen ge mäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 der vorliegenden Anmeldung und wird als die Druckschrift des nächstliegenden Standes der Technik betrachtet.
Obwohl für den Wärmeaustauscher angenommen wird, daß sein Wärmeaustauschwirkungsgrad verbessert werden kann, indem die Kontaktflächen zwischen den Rippen und Luft vergrößert werden, wird, wenn die Abstände zwischen den benachbarten Röhrenelementen (oder die Rippenhöhe) vergrößert werden, um die Oberflächen der Rippen zu vergrößern, der Wärmeaustauschwirkungsgrad verschlechtert. Auch wenn die Abstände zwischen den benachbarten Röhrenelementen verringert werden, um den Rippenabstand zu verringern, wird der Luftstromwiderstand erhöht, um die Strömung von Luft zu behindern. Dennoch müssen, während nicht nur die Verbesserung des Wärmeaustauschwirkungsgrades, sondern auch die Verringerung des Luftstromwiderstandes betrachtet wird, die Forderungen nach einer Verbesserung der Leistung des Wärmeaustauschers und der Verringerung seiner Größe erfüllt werden, die eine noch weitere Verbesserung des Wärmeaustauschers erfordert.
Die vorliegende Erfindung wurde ersonnen, um die obigen Probleme zu überwinden. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Verdampfer bereitzustellen, bei dem die Abmessungsbedingungen optimiert sind, um die Wirkungsgrade zu verbessern, wodurch eine Größenverringerung verwirklicht wird.
Die Anmelderin der vorliegenden Anmeldung hat optimale Abmessungsbeziehungen für eine Rippenbreite FW in Luftstromrichtung, eine Rippendicke FT, einen Rippenabstand FP, eine Rippenhöhe FH, eine Röhrenelementdicke TW mit Blick auf die Tatsache herausgefunden, daß:
1) eine kleinere Rippenbreite in Luftstromrichtung zu einer Verringerung der Größe des Wärmeaustauschers und einem geringeren Luftstromwiderstand, aber zu einer geringeren Wärmeaustauschleistung führt, wohingegen eine größere Rippen breite zu einer größeren Wärmeaustauschleistung, aber zu einem erhöhten Luftstromwiderstand führt;
2) eine kleinere Rippendicke zu einer geringeren Luftstromleistung, aber zu einer geringeren Wärmeaustauschleistung führt, wohingegen eine größere Rippendicke zu einer höheren Wärmeaustauschleistung, aber zu einem erhöhten Luftstromwiderstand führt;
3) ein größerer Rippenabstand zu einer guten Entleerungseigenschaft und einem geringeren Luftstromwiderstand, aber zu einer verringerten Wärmeaustauschleistung führt, wohingegen ein kleinerer Zwischenraum zu einer erhöhten Wärmeaustauschleistung aber zu einem erhöhten Luftstromwiderstand führt;
4) eine größere Rippenhöhe zu einem geringeren Luftstromwiderstand, aber zu einer schlechten Wärmeaustauschleistung führt, wohingegen eine kleinere Höhe zu einer guten Wärmeaustauschleistung, aber zu einem erhöhten Luftstromwiderstand führt; und
5) eine kleinere Röhrenelementdicke zu einem geringeren Luftstromwiderstand, aber zu einem größeren Durchgangswiderstand in der Röhre und somit zu einer verringerten Wärmeaustauschleistung führt, wohingegen eine größere Dicke davon zu einem geringeren Durchgangswiderstand in der Röhre, aber zu einem schmaleren Abstand zwischen den benachbarten Röhrenelementen und somit zu einem erhöhten Luftstromwiderstand führt.
So wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verdampfer gemäß Anspruch 1 bereitgestellt.
Solche Konfigurationen stellen optimale Abmessungsbeziehungen in der Breite, Dicke, dem Abstand und der Höhe der Rippe und in der Röhrenelementdicke sicher, wodurch ein optimaler Wärmeaustauscher bereitgestellt wird, bei dem die Wärmeaustauschleistung und der Luftstromwiderstand gut ausgewogen sind, und der Wärmeaustauschwirkungsgrad verbessert wird, um dementsprechend die Größe des Wärmeaustauschers zu verringern.
Diese und weitere Vorteile, Merkmale und Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden von Durchschnittsfachleuten verstanden, die auf die beigefügten Zeichnungen, die nur als nicht einschränkendes Beispiel gegeben sind, Bezug nehmen, in welchen:
Fig. 1A und 1B eine Aufrißansicht bzw. eine Unterseitenansicht eines in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung aufgebauten mehrschichtigen Wärmeaustauschers sind;
Fig. 2 ein Aufriß einer geformten Platte ist, die ein Röhrenelement zur Verwendung im in Fig. 1 gezeigten mehrschichtigen Wärmeaustauschers bildet;
Fig. 3 ein erläuterndes Diagramm ist, das die Strömung eines Wärmeaustauschmediums durch den mehrschichtigen Wärmeaustauscher von Fig. 1 darstellt;
Fig. 4A und 4B erläuternde Diagramme sind, die die Rippenbreite FW in Luftstromrichtung, die Rippendicke FT, den Rippenzwischenraum FP, die Rippenhöhe FH und die Röhrenelementdicke TW darstellen;
Fig. 5 eine charakteristische Kurve darstellt, die die Änderungen der Verhältnisse der Wärmeaustauschleistung zum Luftstromwiderstand darstellt, die auftreten können, wenn die Rippenbreite FW in Luftstromrichtung verändert wird;
Fig. 6 eine charakteristische Kurve darstellt, die die Änderungen in den Verhältnissen der Wärmeaustauschleistung zum Luftstromwiderstand darstellt, die auftreten können, wenn die Rippendicke FT verändert wird;
Fig. 7 eine charakteristische Kurve darstellt, die die Änderungen in den Verhältnissen der Wärmeaustauschleistung zum Luftstromwiderstand darstellt, die auftreten können, wenn der Rippenabstand FP verändert wird;
Fig. 8 eine charakteristische Kurve darstellt, die die Änderungen in den Verhältnissen der Wärmeaustauschleistung zum Luftstromwiderstand darstellt, die auftreten können, wenn die Rippenhöhe FH verändert wird; und
Fig. 9 eine charakteristische Kurve darstellt, die die Änderungen in den Verhältnissen der Wärmeaustauschleistung zum Luftstromwiderstand darstellt, die auftreten können, wenn die Röhrenelementdicke TW verändert wird.
Eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Zuerst auf Fig. 1 Bezug nehmend hat ein mehrschichtiger Wärmeaustauscher, insbesondere ein Verdampfer, der allgemein mit 1 bezeichnet ist, beispielsweise die Form eines Verdampfers vom Vier-Wege-Typ, der eine Vielzahl von abwechselnd geschichteten Rippen 2 und Röhrenelementen 3 mit einer Vielzahl von Reservoirs 5 umfaßt, die beispielsweise nur an seinem einen Ende angeordnet sind. Jedes der Röhrenelemente 3 besteht aus einem Paar geformter Platten, 4, die an ihren Umfängen miteinander verbunden sind, und schließt an einem ihrer Enden zwei Reservoirabschnitte 50, 51 ein, die stromaufwärts bzw. stromabwärts des Luftstroms angeordnet sind. Das Röhrenelement 3 beinhaltet ferner einen Durchgang 7 für das Wärmeaustauschmedium, durch welchen das Wärmeaustauschmedium strömt, wobei sich der Durchgang 7 von einem den Re servoirs 5 benachbarten, ersten Ende 30 zum anderen oder zweiten Ende 31 erstreckt.
Die geformte Platte wird durch Pressen einer Aluminiumplatte mit einer Dicke von 0,25 mm bis 0,45 mm, vorzugsweise 0,4 mm erhalten. Wie in Fig. 2 gezeigt, weist die Platte 4 napfförmige, ein Reservoir bildende Ausbauchungsabschnitte 8, die an ihrem einen Ende angeordnet sind, und einen den Abschnitten 8 benachbarten, einen Durchgang bildenden Ausbauchungsabschnitt 9 auf. Der einen Durchgang bildende Ausbauchungsabschnitt 9 ist mit einem Vorsprung 10 versehen, der sich von zwischen den beiden ein Reservoir bildenden Ausbauchungsabschnitten 8 bis in die Nähe des anderen Endes der geformten Platte erstreckt, um eine Abteilungs- oder Verbindungswand zu bilden, wenn die beiden Platten miteinander verbunden werden. Zwischen den beiden ein Reservoir bildenden Ausbauchungsabschnitten 8 ist eine passende Aussparung 11 für ein Verbindungsrohr ausgebildet, was später beschrieben wird. Die geformte Platte 4 weist an ihrem anderen Ende einen Vorsprung 12 (siehe Fig. 1A) auf, der bereitgestellt ist, um zu verhindern, daß sich die Rippe 2 zur Zeit des Zusammenbaus vor dem Hartlöten löst. Die ein Reservoir bildenden Ausbauchungsabschnitte 8 haben eine größere Ausbauchung als die einen Durchgang bildenden Ausbauchungsabschnitte 9, wobei beim Verbinden der geformten Platten 4 an ihren Umfängen ein Vorsprung derart mit dem anderen zusammenpaßt, daß bis in die Nähe des anderen Elements der Durchgang 7 für das Wärmeaustauschmedium von der Wand 10 in erste 9a und zweite 9b Durchgangsschenkel abgeteilt wird, um im wesentlichen eine U-Form aufzuweisen.
Die Reservoirs 5 der benachbarten Röhrenelemente 3 stoßen am ein Reservoir bildenden Ausbauchungsabschnitt 8 ihrer jeweiligen geformten Platten 4 aneinander und stehen durch Verbindungslöcher 13 miteinander in Verbindung, die in den ein Reservoir bildenden Ausbauchungsabschnitten außer in einem Leer- oder Blindreservoir 5a bereitgestellt sind, das sich in der Mehrschichtrichtung im wesentlichen in der Mitte befindet.
Ein Röhrenelement 3a an einer vorbestimmten, versetzten Position ist nicht mit der passenden Vertiefung 11 versehen, und sein eines Reservoir 5b, das auf der Seite mit dem Leerreservoir 5a liegt, ist verlängert, um sich dem anderen Reservoir zu nähern. Mit diesem verlängerten Reservoir 5b ist ein Verbindungsrohr 15 verbunden, das in die passende Vertiefung 11 eingepaßt ist. Eine im allgemeinen mit 16 bezeichnete Einlaß- und Auslaßöffnung ist an einem vom verlängerten Reservoir 5b fernen Ende bereitgestellt. Die Öffnung 16 beinhaltet einen Verbindungsteil 17 für die Verbindung mit einem Expansionsventil, einen zweiten Verbindungsdurchgang 18, der gestattet, daß das Verbindungsteil 17 mit den Reservoirs in Verbindung steht, die auf der Seite mit dem Leerreservoir liegen, und einen ersten Verbindungsdurchgang 19, der mit dem Verbindungsrohr 15 verbunden ist.
Unter der Annahme, daß ein Wärmeaustauschmedium durch den Verbindungsdurchgang 19 einerseits der Öffnung 16 eingeführt wird, strömt so das eingeführte Wärmeaustauschmedium mittels des Verbindungsrohrs 15 und des verlängerten Reservoirs 5b in etwa die Hälfte der Reservoirs, die auf der Seite des Leerreservoirs 5a liegen, steigt von dort im Durchgang 7 für das Wärmeaustauschmedium entlang der Abteilungswand auf, die durch die einander gegenüberstehenden Vorsprünge definiert wird, steigt mit einer U-Wende um die Spitze der Abteilungswand 10 ab und erreicht die entsprechenden Reservoirs, die auf der dem Leerreservoir 5a entgegengesetzten Seite liegen. Danach wird das Wärmeaustauschmedium in die Reservoirs des Rests, etwa der Hälfte der Röhrenelemente, überführt und bewegt sich wieder im Durchgang 7 für das Wärmeaustauschmedium entlang der Abteilungswand 10 nach oben, gefolgt von der Abwärtsbewegung mit einer U-Wende um die Spitze der Abteilungswand 10, und strömt schließlich über den Verbindungsdurchgang 19 der Reservoirs 5 aus, der auf der Seite mit dem Leerreservoir 5a liegt (siehe Strömung in Fig. 3). Als Folge wird während des Strömens durch die Durchgänge 7 für das Wärmeaustauschmedium, Wärme vom Wärmeaustauschmedium zu den Rippen 2 überführt, was gestattet, daß mit der Luft, die durch den von den Rippen definierten Raum hindurchgeht, ein Wärmeaustausch stattfindet.
Die Rippen 2 sind gewellt und auf die Außenflächen der den Durchgang bildenden Ausbauchungsabschnitten 9 des Röhrenelements hartgelötet. Mit einer Rippenbreite FW in Luftstromrichtung, einer Rippendicke FT, einem Rippenabstand FP und einer Rippenhöhe FH, wie in Fig. 4a und 4b gezeigt, ist die Rippe so ausgebildet, daß sie die folgenden Beziehungen erfüllt: 50 mm ≤ FW ≤ 65 mm, 0,06 mm ≤ FT ≤ 0,10 mm, 2,5 mm ≤ FP ≤ 3,6 mm und 7,0 mm ≤ FH ≤ 9,0 mm. Auch erfüllt die Dicke TW des Röhrenelements 3 die Beziehung 2,0 mm ≤ TW ≤ 2,7 mm.
Im allgemeinen gilt für eine Wärmeaustauschleistung je höher je besser, wohingegen für einen Luftstromwiderstand der zwischen den Röhrenelementen 3 hindurchgehenden Luft je geringer je besser gilt. Es ist zu verstehen, daß wenn die Breite der Rippe 2 in Luftstromrichtung kleiner ist, der Luftstromwiderstand gewöhnlich aufgrund einer geringeren Kontaktzeit mit der Rippe 2 verringert ist, aber die Wärmeaustauschleistung entsprechend verringert ist. Wenn dagegen die Breite in Luftstromrichtung größer ist, wird die Wärmeaustauschleistung aufgrund einer größeren Kontaktzeit mit der Rippe 2 zufriedenstellend, aber der Luftstromwiderstand wird entsprechend erhöht. Wenn ferner die Dicke der Rippe 2 verringert wird, wird der Luftstromwiderstand und die Wärmeleitfähigkeit verbessert, aber die Gesamtwärmeaustauschleistung wird aufgrund einer kleineren Wärmeübertragungsfläche (Querschnittsfläche der Rippe) verringert. Wenn umgekehrt die Dicke erhöht wird, wird die Wärmeaustauschleistung zufriedenstellend, aber der Luftstromwiderstand wird aufgrund der Vergrößerung der Dicke erhöht. Was den Abstand der Rippe 2 betrifft, wird, wenn er groß wird, der Luftstromwiderstand bei guten Entleerungseigenschaften verringert, aber die Wärmeaustauschleistung wird aufgrund der verringerten Gesamtoberfläche verringert, wohingegen, wenn er kleiner ist, die Wärmeaustauschleistung wegen einer vergrößerten Gesamtoberfläche zufriedenstellend wird, aber der Luftstromwiderstand nachteilig erhöht wird. Im Hinblick auf die Höhe der Rippe 2 wird, je höher sie ist, der Abstand zwischen den benachbarten Röhrenelementen um so größer, was zu einem geringeren Luftstromwiderstand, aber zu einer schlechten Wärmeaustauschleistung führt, wohingegen je größer sie ist, die Querschnittsfläche des zwischen den benachbarten Röhrenelementen ausgebildeten Durchgangs um so kleiner wird, was zu einer guten Wärmeaustauschleistung, aber zu einem erhöhten Luftstromwiderstand führt.
Ferner führt eine geringere Dicke des Röhrenelements zu einem erhöhten Durchgangswiderstand in der Röhre und somit einem geringeren Strom von hindurchgehendem Wärmeaustauschmedium, was zu einer schlechten Wärmeaustauschleistung, aber zu einem geringeren Luftstromwiderstand führt, da der Luftstrom durch das Vorhandensein des Röhrenelements nicht sehr behindert wird. Umgekehrt führt eine Erhöhung der Dicke zu einem vergrößerten Strom des durch das Innere der Röhre gehenden Wärmeaustauschmediums, der wiederum zur Verbesserung der Wärmeaustauschleistung beträgt, aber zu einem erhöhten Luftstromwiderstand, da der Luftdurchgang durch das Vorhandensein der Röhrenelemente verengt wird. Mit Blick auf das obige kann das Verhältnis der Wärmeaustauschleistung zum Luftstromwiderstand als ein Index zur Bewertung eines Wärmeaustauschers verwendet werden.
Somit kann der Wärmeaustauscher bewertet werden, wobei die Ordinatenachse die Wärmeaustauschleistung/Luftstromwiderstand darstellt und die Abszissenachse eines von Rippenbreite FW in Luftstromrichtung, Rippendicke FT, Rippenabstand FP, Rippenhöhe FH und Röhrenelementdicke TW darstellt. Standardabmessungen des Wärmeaustauschers waren FW = 60 mm, FT = 0,08 mm, FP = 3,1 mm, FH = 8,0 mm und TW = 2,4. Fig. 5 stellt die Änderungen in den Indices dar, die erhalten werden, wenn die Breite FW der Rippe 2 in Luftstromrichtung verändert wird, Fig. 6 stellt die Änderungen in den Indices dar, die erhalten werden, wenn die Rippendicke FT verändert wird, Fig. 7 stellt die Änderungen in den Indices dar, die erhalten werden, wenn der Rippenabstand FP verändert wird, Fig. 8 stellt die Änderungen in den Indices dar, die erhalten werden, wenn die Rippenhöhe FH verändert wird, und Fig. 9 stellt die Änderungen in den Indices dar, die erhalten werden, wenn die Röhrenelementdicke TW verändert wird.
Die Rippenbreite FW in Luftstromrichtung, deren charakteristische Kurve einen Höchstwert des Index in der Nähe von 60 mm aufweist, muß 50 mm oder mehr betragen, um ein herkömmliches Niveau an Kühlmittelmenge sicherzustellen. Dagegen ist es unmöglich, einen zufriedenstellenden Index zu erhalten, wenn die Rippenbreite auf 74 mm, eine herkömmliche Rippengröße, vergrößert wird, da, wenn die Breite groß wird, der Luftstromwiderstand entsprechend erhöht wird. Daher führt ein oberer Grenzwert der Rippenbreite, wenn er auf der Basis eines Index festgesetzt wird, der äquivalent oder größer als der dem unteren Grenzwert FW entsprechende ist, zu FW ≤ 65 mm.
Die Rippendicke FT kann zwischen 0,06 mm und 0,10 mm betragen, um einen guten Index zu erhalten, wobei der Index seinen Höchstwert bei etwa 0,08 mm aufweist. Folglich wird, wenn die Rippendicke verringert wird, die Verarbeitung schwieriger und die Wärmeübertragungsfläche verringert, weshalb FT 0,06 mm oder mehr betragen muß. Dagegen beträgt der obere Grenzwert der Rippendicke, wenn er auf einem Index basiert, der äquivalent oder größer als der dem unteren Grenzwert von FT entsprechende ist, FT ≤ 0,10 mm, da eine größere FT zu einem besseren Wärmeaustauschwirkungsgrad, aber zu einem erhöhten Luftstromwiderstand führt.
Dann muß der Rippenabstand FP, dessen charakteristische Kurve einen Höchstwert des Index in der Nähe von 3,0 mm aufweist, im Hinblick auf den praktisch zulässigen Grenzwert des Luftstromwiderstands 2,5 mm oder mehr betragen, da der Luftstromwiderstand um so geringer wird, je kleiner der Rippenabstand ist. Auch ein größerer FP führt zu einem geringeren Luftstromwiderstand, aber zu einem geringeren Wärmeaustauschwirkungsgrad. Somit führt ein oberer Grenzwert des Rippenabstands, wenn er auf der Basis eines Index festgesetzt wird, der äquivalent oder höher als der dem unteren Grenzwert von FP entsprechende ist, zu FP ≤ 3,4 mm.
Für den Gebrauch des Wärmeaustauschers über eine lange Zeitdauer ist es jedoch praktisch, daß FP auf Kosten einer geringfügigen Verringerung in der Leistung vom Gesichtspunkt einer Verbesserung der Fähigkeit, Kondensat, das zwischen den Rippen erzeugt werden kann, zu entleeren (Entleerungseigenschaften der Rippe) oder dem Gesichtspunkt des Beschneidens der Materialkosten 3,6 mm oder weniger (z. B. 3,5 mm) betragen sollte. Somit wird der Rippenabstand vorzugsweise in einem Bereich 2,5 mm ≤ FP ≤ 3,6 mm festgesetzt.
Die Rippenhöhe FH kann von 7,0 mm bis 9,0 mm reichen, um einen guten Index zu erhalten, wobei der Index seinen Höchstwert bei etwa 8,0 mm aufweist. Da der Luftstromwiderstand um so größer wird, je kleiner die Rippenhöhe ist, muß FH mit Blick auf den praktisch zulässigen Grenzwert des Luftstromwiderstands 7,0 mm oder mehr betragen. Dagegen führt eine größere FH zu einem geringeren Luftstromwiderstand, aber zu einem geringeren Wärmeaustauschwirkungsgrad, und somit beträgt der obere Grenzwert der Rippenhöhe, wenn er auf einem Index basiert, der äquivalent oder höher als der dem unteren Grenzwert von FH entsprechende ist, FH ≤ 9,0 mm.
Ferner muß die Röhrenelementdicke TW, deren charakteristische Kurve einen Höchstwert in der Nähe von 2,3 mm aufweist, im Hinblick auf den praktisch zulässigen Grenzwert des Durchgangswiderstands 2,0 mm oder mehr betragen, da eine kleinere Dicke zu einem größeren Durchgangswiderstand in der Röhre führt, durch die das Wärmeaustauschmedium hindurchgeht. Auch führt eine größere Dicke zu einem geringeren Durchgangswiderstand, aber zu einem größeren Luftstromwiderstand, worauf der obere Grenzwert der Röhrenelementdicke, wenn er auf der Basis eines Index festgesetzt wird, der äquivalent oder höher als der dem unteren Grenzwert TW entsprechende ist, zu TW ≤ 2,6 mm führt. Es ist zu bemerken, daß der obere Grenzwert von TW vom Gesichtspunkt der Verringerung des Durchgangswiderstands auf Kosten einer geringfügigen Verringerung der Leistung oder unter dem Gesichtspunkt eines Herstellungsfehlers praktisch 2,7 mm oder weniger beträgt. Es ist daher bevorzugt, daß die Röhrenelementdicke TW in einem Bereich 2,0 mm ≤ FP 2,7 mm festgesetzt wird.
Somit sind die innerhalb der oben beschriebenen Bereiche erhaltene Rippe und das Röhrenelement sowohl für die Verbesserung des Wärmeaustauschwertes als auch die Verringerung des Luftstromwiderstands am besten geeignet. Folglich stellt die Verwendung des Wärmeaustauschers, der die obigen Beziehungen erfüllt, im Vergleich mit den herkömmlichen die Bereitstellung eines Wärmeaustauschers mit geringer Größe und geringem Gewicht sicher.

Claims

1. Verdampfer, der von einem mehrschichtigen Wärmeaustauscher (1) gebildet wird, der eine Vielzahl von abwechselnd geschichteten Rippen (2) und Röhrenelementen (3) umfaßt, wobei jedes Röhrenelement aus einem Paar aneinanderstoßender, geformter Platten (4) besteht und jedes Röhrenelement umfaßt:

einen Durchgang (7) mit einem ersten Ende (30) und einem zweiten Ende (31) und einer Verbindungswand, die sich vom ersten Ende (30) zu dem benachbarten zweiten Ende (31) erstreckt, so daß der Durchgang (7) eine U- Form mit ersten und zweiten Schenkeln (9a, 9b) auf entgegengesetzten Seiten der Verbindungswand definiert, und

erste und zweite Reservoirabschnitte (50, 51), die am ersten Ende (30) des Durchgangs (7) vorgesehen sind, wobei der erste Reservoirabschnitt (50) von einem ersten Reservoir-Ausbauchungsabschnitt (8a) gebildet und mit dem ersten Durchgangsschenkel (9a) verbunden ist und der zweite Reservoirabschnitt (51) von einem zweiten Reservoir-Ausbauchungsabschnitt (8b) gebildet und mit dem zweiten Durchgangsschenkel (9b) verbunden ist, wobei eine Einlaßöffung und eine Auslaßöffnung (16) bereitgestellt sind,

wobei jeweils die ersten Reservoirabschnitte (50) der Vielzahl von Röhrenelementen (3) miteinander ausgerichtet sind und durch einen Blindreservoirabschnitt (5a) abgeteilt sind, um eine erste Reservoirgruppe (60) und eine zweite Reservoirgruppe (61) in Fluidverbindung zu bilden, und jeweils die zweiten Reservoirabschnitte (51) der Vielzahl von Röhrenelementen (3) miteinander ausgerichtet sind, um eine Zwischenreservoirgruppe (62) in Fluidverbindung zu bilden,

wobei ein Verbindungsrohr (15) durch einen Raum hindurch angebracht ist, der durch passende Aussparungen (11) zwischen den ersten Reservoirabschnitten (50) und den zweiten Reservoirabschnitten (51) der Vielzahl von Röhrenelementen (3) definiert ist,

wobei eine der Eingangs- und Ausgangsöffnungen (16) mit einer der ersten (60) und zweiten (61) Reservoirgruppen verbunden ist, die andere von Eingangsöffnung und Ausgangsöffnung (16) mit der anderen von erster Reservoirgruppe (60) und zweiter Reservoirgruppe (61) verbunden ist,

wobei für alle bis auf eins der Röhrenelemente (3) die ersten und zweiten Reservoirabschnitte (50, 51) einen Abstand voneinander haben, und

für das eine Röhrenelement (3a) das eine Röhrenelement (3a) ein Teil der ersten Reservoirgruppe (60) ist und sich der erste Reservoirabschnitt (50) zum zweiten Reservoirabschnitt (51) hin erstreckt, um ihm benachbart zu sein und eine Fluidverbindung mit dem Verbindungsrohr (15) darzustellen, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Einlaß- und Auslaßöffnungen (16) einen ersten Verbindungsdurchgang (19) aufweist, der sich von einem Verbindungsteil (17) zur Verbindung mit einem Expansionsventil erstreckt und mit dem Verbindungsrohr (15) in Fluidverbindung steht, und

die andere der Einlaß- und Auslaßöffnungen (16) einen zweiten Verbindungsdurchgang (18) aufweist, der sich von einem Verbindungsteil (17) erstreckt und mit der zweiten Reservoirgruppe (61) in Fluidverbindung steht, und

die Breite FW der Rippe (2) in einer Luftstromrichtung darin, die Dicke FT der Rippe (2), der Abstand FP der Rippe (2), die Höhe FH der Rippe (2) und die Dicke TW des Röhrenelements (3) die Beziehungen erfüllen:

50 mm ≤ FW ≤ 65 mm,

0,06 mm ≤ FT ≤ 0,10 mm,

2,5 mm ≤ FP ≤ 3,6 mm,

7,0 mm ≤ FH ≤ 9,0 mm und

2,0 mm ≤ TW ≤ 2,7 mm.

2. Verdampfer nach Anspruch 1, bei dem jede der geformten Platten (4) eine Aluminiumplatte mit einer Dicke von 0,25 mm bis 0,45 mm umfaßt.