DE69822361T2

DE69822361T2 - Flachrohr mit mehreren Durchgängen für Wärmetauscher und Wärmetauscher mit solchen Röhren

Info

Publication number: DE69822361T2
Application number: DE69822361T
Authority: DE
Inventors: Kazumi Oyamashi Tokizaki; Yutaka Oyamashi Higo; Nobuaki Oyamashi Go; Shigeharu Utsunomiyashi Ichiyanagi
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 1997-05-30
Filing date: 1998-05-29
Publication date: 2005-02-17
Anticipated expiration: 2018-05-30
Also published as: US6289981B1; EP0881448B1; CZ169698A3; DE69822361D1; EP0881448A3; ATE262153T1; CZ298149B6; US6000467A; AU6980198A; AU735895B2; JPH1144498A; EP0881448A2; ES2216205T3

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mehrkanal-Flachrohr zur Verwendung in einem Wärmetauscher und insbesondere ein Mehrkanal-Flachrohr, das aus einem Metall, wie beispielsweise einem Aluminium, hergestellt ist, zur Verwendung in einem Kondensator für eine Klimaanlage. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner einen Wärmetauscher, der die Mehrkanal-Flachrohre aufweist.
2. Beschreibung des Standes der Technik
14A–C zeigen Querschnittsansichten eines herkömmlichen Mehrkanal-Flachrohrs dieser Art. Das Mehrkanal-Flachrohr 51 ist mittels Extrudierens eines Aluminiums hergestellt. Das Rohr 51 weist eine Umfangswand 52 mit einer langgezogenen kreisförmigen Querschnittsform und eine Mehrzahl von Trennwänden 53, 53a auf, die flache Wandabschnitte 52a, 52a der Umfangswand 52 verbinden. Die Trennwände 53 teilen einen Innenraum des Rohrs 51 auf, sodass eine Mehrzahl von Teilpassagen 54, 55 gebildet ist, die in einer seitlichen Richtung zum Rohr 51 angeordnet sind. Jede Trennwand 53, 53a weist entlang ihrer Höhenrichtung eine konstante Dickenabmessung auf, sodass eine Kontaktfläche mit dem Wärmeaustauschmedium vergrößert sein kann, wodurch die Wärmeaustauschleistung des Rohrs 51 verbessert wird. Das Rohr 51 weist äußerste Teilpassagen 54, 54 und Zwischen-Teilpassagen 55 auf, die zwischen den äußersten Teilpassagen 54, 54 angeordnet sind. Jede Zwischenpassage 55 weist eine Rechteck-Querschnittsform auf, und jede äußerste Teilpassage 54 weist an einem seitlichen außenseitigen Abschnitt eine Halbkreis-Querschnittsform und an einem seitlichen innenseitigen Abschnitt eine Rechteck-Querschnittsform auf. Ferner sind jeder Abschnitt des Rohrs 51, d. h. die Umfangswand 52 und die Trennwände 53, 53a, so ausgebildet, dass sie zum Zwecke des Verringerns des Gewichts des Rohrs 51 so dünn wie möglich sind.
Die ungeprüfte japanische Gebrauchsmuster-Veröffentlichung Nr. 560-196181 und die geprüfte japanische Gebrauchsmuster-Veröffentlichung Nr. H3-45034 offenbaren ein Rohr mit Teilpassagen mit Innen-Rippen, die an einer Innenfläche jeder Teilpassage ausgebildet sind, sodass eine Kontaktfläche mit dem Wärmeaustauschmedium zum Zwecke des Verbesserns der Wärmeaustauschleistung vergrößert ist. Beispielsweise weist, wie in 15A und 15B gezeigt, ein Rohr 52 eine Mehrzahl von Innen-Rippen 62 auf, die an der Innenfläche der Teilpassagen 54, 55 ausgebildet sind, die von der Umfangswand 52 und den Trennwänden 53, 53a umgeben sind. Jede Rippe 62 weist eine dreieckige Querschnittsform auf und erstreckt sich in der Längsrichtung des Rohrs 61.
Die ungeprüfte japanische Patent-Veröffentlichung Nr. H5-215482 offenbart einen anderen Typ eines Wärmeaustausch-Mehrkanal-Flachrohrs. Das Rohr weist eine Mehrzahl von Teilpassagen auf, die zum Zwecke des Angleichens der Fließgeschwindigkeit des Wärmeaustauschmediums und Herabsenkens des Wärmeaustauschmedium-Durchflusswiderstands in jeder Teilpassage jeweils eine runde Querschnittsform aufweisen. In 14 und 15 bezeichnet das Bezugszeichen 57 eine Wellrippe, die zwischen den benachbarten Rohren 61 angeordnet ist.
Bei einem Wärmetauscher, der die oben erwähnten Flachrohre 51, 61 aufweist, ist eine Belastung, die aufgrund eines Innendrucks des Wärmeaustauschmediums, das durch das Rohr hindurch passiert, hervorgerufen wird, an Verbindungsabschnitten zwischen der Trennwand 53, 53a und der Umfangswand 52 konzentriert. Der seitliche Mittenabschnitt des Rohrs 51, 61 kann solch einer Belastung widerstehen, da die flachen Wandabschnitte 52a der Umfangswand 52 durch die Wellrippen 57, 57 gestützt und verstärkt sind. Jedoch sind die Seiten-End-Abschnitte des Rohrs 51, 61 nicht stark genug, solch einer Belastung zu widerstehen, da die Verstärkungswirkungen, die durch Wellrippen 57, 57 erlangt werden, nicht ausreichen. Daher neigt solch eine Belastung dazu, sich an den Verbindungsabschnitten zwischen der äußersten Trennwand 53a und der Umfangswand 52 zu konzentrieren, sodass ein Bruch hervorgerufen wird.
Ferner können, wie in 14B und 14C gezeigt, die oben erwähnten Rohre, die in einem Kondensator verwendet werden, der in einem Automobil eingebaut ist, manchmal, wenn ein Stein oder dergleichen das Rohr trifft, während sich das Automobil bewegt, der Kondensator beschädigt und ein Leckverlust beim Wärmeaustauschmedium hervorgerufen werden.
Die oben erwähnten Probleme können durch Verdicken des Trennwandabschnitts 53, 53a und der Umfangswand 52 gelöst werden. Jedoch verursacht dies eine Erhöhung im Rohrgewicht, was zu einer Erhöhung im Gewicht des Wärmetauschers führt.
Bei einem Rohr mit einer Mehrzahl von Teilpassagen, die jeweils eine perfekte Kreis-Querschnittsform haben, kann ein Durchflusswiderstand eines Wärmeaustauschmediums, das durch die Teilpassage hindurch passiert, verringert sein, und die Druckfestigkeit kann verbessert sein. Jedoch sind der obere und der untere Abschnitt jeder Trennwand dicker als deren Mittenabschnitt, was eine größere Menge an Material zum Ausbilden des Rohrs erfordert, wodurch die Herstellungskosten erhöht werden. Ferner ist eine Wärmeübertragungsfläche der im Querschnitt kreisförmigen Teilpassage innerhalb einer begrenzten Dickenabmessung des Rohrs kleiner als die der im Querschnitt rechteckigen Teilpassage, was zu einer geringeren Wärmeaustausch-Effizienz führt.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die Nachteile beim herkömmlichen Mehrkanal-Flachrohr zur Verwendung in einem Wärmetauscher, wie oben beschrieben, zu überwinden.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Mehrkanal-Flachrohr mit einer verbesserten Festigkeit gegenüber einem Stein oder dergleichen, der das Rohr trifft, und durch Beibehalten einer großen Kontaktfläche mit einem Wärmeaustauschmedium mit einer exzellenten Wärmeaustauschleistung bereitzustellen.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Wärmetauscher bereitzustellen, der die oben erwähnten Flachrohre aufweist.
Gemäß dem einen Aspekt der vorliegenden Erfindung können die oben erwähnten Ziele durch ein Mehrkanal-Flachrohr zur Verwendung in einem Wärmetauscher erreicht werden, das aufweist:

eine Umfangswand mit flachen Wandabschnitten, die einander in einem bestimmten Abstand gegenüberliegen, und Seitenwand-Abschnitte, die seitliche Enden der flachen Wandabschnitte verbinden; und
Trennwände, die die flachen Wandabschnitte miteinander verbinden und einen Innenraum, der durch die Umfangswand definiert wird, in eine Mehrzahl von Teilpassagen unterteilen, die in seitlicher Richtung des Rohrs angeordnet sind.

Die Mehrzahl von Teilpassagen weist äußerste Teilpassagen, die an beiden Seitenenden des Rohrs angeordnet sind, und Zwischen-Teilpassagen auf, die zwischen den äußersten Teilpassagen angeordnet sind.
Jede der äußersten Teilpassagen weist im Querschnitt eine kreisbasierte Innenfläche auf, und jede der Zwischen-Teilpassagen weist im Querschnitt eine nichtkreisförmige Innenfläche auf.
Bei dem erfindungsgemäßen Rohr kann, da die äußersten Teilpassagen im Querschnitt eine kreisbasierte Innenfläche aufweisen, eine Belastungskonzentration an Verbindungsabschnitten zwischen der äußersten Trennwand und der Umfangswand verringert sein. Demgemäß kann durch das ganze Rohr hindurch eine hohe Druckfestigkeit erlangt werden. Bei einem Wärmetauscher, der das Mehrkanal-Flachrohr aufweist, kann durch die Struktur eine hohe Druckfestigkeit selbst an beiden Seitenenden des Rohrs erlangt werden, an denen die Verstärkungswirkung von den Außenrippen nicht ausreicht.
Insbesondere wirkt ein Innendruck beim Wärmeaustauschmedium, das durch die Passage hindurchfließt, auf die Innenfläche der Passagen in deren Umfangsrichtung gleichmäßig, wenn die äußerste Teilpassage so gestaltet ist, dass sie eine Kreis-Querschnittsform hat. Daher kann eine höhere Druckfestigkeit erlangt werden. Diese Wirkung ist beachtlich, wenn die äußerste Teilpassage so gestaltet ist, dass sie eine perfekte Kreisform aufweist. Ferner kann eine Belastungskonzentration an Verbindungsabschnitten zwischen der äußersten Trennwand und der Umfangswand verringert sein, selbst wenn ein kleiner Gegenstand, wie beispielsweise ein Stein, das Rohr trifft, da die äußerste Teilpassage so gestaltet ist, dass sie im Querschnitt eine kreisbasierte Innenfläche aufweist. Folglich kann verhindert werden, dass die Umfangswand an den Verbindungsabschnitten beschädigt wird, resultierend in einer besseren Bruchfestigkeit gegenüber einer äußeren Belastung, die hervorgerufen wird, wenn ein kleiner Gegenstand, wie beispielsweise ein Stein, das Rohr trifft.
Die äußerste Teilpassage weist im Querschnitt eine umfangsseitig gleichmäßige gekrümmte Form auf. Diese im Querschnitt umfangsseitig gleichmäßig gekrümmte Form umfasst unterschiedliche Arten von Kreisformen, wie beispielsweise eine perfekte Kreisform, eine Ellipsen-Form, eine langgezogene Kreisform oder dergleichen.
Ferner kann die äußerste Teilpassage im Querschnitt eine sternartige Form haben, d. h. eine kreisformbasierte Querschnittsform mit einer Mehrzahl von Innen-Rippen, die sich in einer Längsrichtung des Rohrs erstrecken. In diesem Fall kann die Kontaktfläche mit dem Kühlmittel vergrößert sein, wodurch die Wärmeaustauschleistung verbessert wird.
Jede der Zwischen-Teilpassagen kann im Querschnitt eine nicht kreisförmige Innenfläche aufweisen. Dies kann verhindern, dass die Dickenabmessung des oberen und des unteren Abschnitts der Trennwand verglichen mit einer Zwischen-Teilpassage, die eine kreisformbasierte Innenfläche aufweist, verdickt wird, was zu einer verringerten Menge an Materialien führt, wodurch das Gewicht und die Kosten des Rohrs verringert werden. Zudem kann innerhalb einer begrenzten Dickenabmessung des Rohrs verglichen mit einer Zwischen-Teilpassage mit einer kreisförmigen Innenfläche eine größere Kontaktfläche mit dem Wärmeaustauschmedium erlangt werden, die wiederum eine hohe Wärmeaustauschleistung erreichen kann. In dieser Beschreibung bedeutet das Wort "nicht kreisförmig" anders als kreisförmig und umfasst beliebige Arten von Formen, wie beispielsweise eine Dreieck-Form, eine Rechteck-Form, eine Trapez-Form, eine sternartige Form ebenso wie eine Form mit unebenen Innenflächen davon.
Die an die äußerste Teilpassage angrenzende Zwischen-Teilpassage kann an der Seite der äußersten Teilpassage eine halbkreisförmige Innenfläche aufweisen. Dies kann eine Belastungskonzentration an den Verbindungsabschnitten zwischen der äußersten Trennwand und der Umfangswand verringern, sodass die Festigkeit verbessert ist, wodurch wirksam verhindert werden kann, dass die Umfangswand an den Verbindungsabschnitten beschädigt wird.
Der Seitenwand-Abschnitt kann im Querschnitt eine abgerundete Form haben und kann relativ dicker als die flachen Wandabschnitte ausgebildet sein. Dies kann verhindern, dass der Seitenwand-Abschnitt beschädigt oder verformt wird, wenn ein kleiner Gegenstand, wie beispielsweise ein Stein, den Seitenwand-Abschnitt trifft. Zudem kann, da die Dickenabmessung der flachen Wandabschnitte relativ geringer gehalten ist, eine optimale Wärmeübertragungsleistung beibehalten werden, und eine Erhöhung im Gewicht kann verhindert werden, was zu einem Leichtgewichts-Wärmetauscher führt. Ferner wird durch die Struktur kein erhöhter Druckverlust beim Wärmeaustauschmedium hervorgerufen.
Die Zwischen-Teilpassagen können im Querschnitt eine Rechteck-, Dreieck- oder Trapezform haben. Im Fall von Zwischen-Teilpassagen mit Dreieck- oder Trapezform ist es bevorzugt, die Ausrichtung angrenzender Passagen umzudrehen, um so viele wie mögliche Teilpassagen zu erhalten. Die Zwischen-Teilpassage kann verglichen mit einer Passage mit einer Kreisform im Querschnitt eine große Wärmeübertragungsfläche aufweisen, wodurch die Wärmeaustausch-Effizienz verbessert wird.
Die Zwischen-Teilpassagen können im Querschnitt auch eine sternartige Form haben, d. h. eine kreisformbasierte Form mit einer Mehrzahl von Innen-Rippen, die sich in einer Längsrichtung des Rohrs erstrecken. In diesem Fall kann eine hohe Druckfestigkeits-Güte erlangt werden, da der Querschnitt eine kreisformbasierte Form hat. Obwohl der Querschnitt eine kreisformbasierte Form hat, kann die Passage aufgrund der Innen-Rippen eine größere Wärmeübertragungsfläche aufweisen. Selbst wenn der Querschnitt keine kreisformbasierte Form hat, kann die gleiche Wirkung erlangt werden, wenn die Innenfläche eine Mehrzahl von Innen-Rippen aufweist, die sich in einer Längsrichtung des Rohrs erstrecken.
Da die äußersten Teilpassagen so gestaltet sind, dass sie im Querschnitt eine kreisbasierte Innenfläche aufweisen, kann eine Belastungskonzentration am Verbindungsabschnitt zwischen der äußersten Trennwand und der Umfangswand verringert sein. Eine hohe Druckfestigkeits-Güte durch das ganze Rohr hindurch kann erlangt werden, und eine bessere Bruchfestigkeit gegenüber einer äußeren Belastung, die hervorgerufen wird, wenn ein kleiner Gegenstand, wie beispielsweise ein Stein, das Rohr trifft, kann erlangt werden.
Es ist bevorzugt, eine Mehrzahl von Innen-Rippen zu haben, die sich in einer Längsrichtung des Rohrs an einer im Querschnitt rechteckbasierten Innenfläche erstrecken. In diesem Fall kann zusätzlich zu einer Vergrößerung in der Wärmeübertragungsfläche, verursacht durch die Innen-Rippen, eine noch höhere Wärmeaustauschleistung erlangt werden.
Bei einem Wärmetauscher mit dem oben erwähnten Mehrkanal-Flachrohr kann eine Bruchfestigkeit gegenüber einem kleinen Gegenstand, wie beispielsweise einem Stein, der das Rohr trifft, verbessert werden, und eine hohe Wärmeübertragungsleistung und ein geringer Druckverlust können aufrechterhalten werden.
Andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nun mittels der folgenden Erläuterung der bevorzugten Ausführungsformen dargelegt.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
1A und 1B zeigen ein Rohr einer erfindungsgemäßen Ausführungsform, wobei 1A eine Querschnittsansicht dessen ist, und 1B ist eine vergrößerte Querschnittsansicht von dessen Seiten-End-Abschnitt.
2A ist ein Teil einer Querschnittsansicht eines Wärmetauscherkerns, der die Rohre und die Rippen aufweist und
2B ist eine vergrößerte Querschnittsansicht von dessen Seiten-End-Abschnitt, gegen den ein Stein schlägt.
3A und 3B zeigen einen Wärmetauscher, wobei 3A eine Frontansicht davon ist und 3B eine Draufsicht davon ist.
4 ist ein Diagramm, das Prüfergebnisse hinsichtlich der Festigkeit zeigt.
5 ist ein Diagramm, das Prüfergebnisse hinsichtlich der Abstrahlmenge zeigt.
6 ist ein Diagramm, das Prüfergebnisse hinsichtlich des Druckverlustes beim Wärmeaustauschmedium zeigt.
7A und 7B zeigen eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rohrs, wobei 7A eine Querschnittsansicht des Rohrs ist und 7B eine vergrößerte Querschnittsansicht von dessen Seiten-End-Abschnitt ist.
8 ist eine Querschnittsansicht einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rohrs.
9 ist eine Querschnittsansicht einer vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rohrs.
10A und 10B zeigen eine fünfte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rohrs, wobei 10A eine Querschnittsansicht des Rohrs ist und 10B eine vergrößerte Querschnittsansicht von dessen Seiten-End-Abschnitt ist.
11A ist ein Teil einer Querschnittsansicht eines Wärmetauscherkerns, der die Rohre und Rippen aufweist, und
11B ist eine vergrößerte Querschnittsansicht von dessen Seiten-End-Abschnitt.
12A und 12B zeigen ein sechste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rohrs, wobei 12A eine Querschnittsansicht dessen ist und 12B eine vergrößerte Querschnittsansicht von dessen Seiten-End-Abschnitt ist.
13A und 13B zeigen eine siebente Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rohrs, wobei 13A eine Querschnittsansicht dessen ist und 13B eine vergrößerte Querschnittsansicht von dessen Seiten-End-Abschnitt ist.
14A – 14C zeigen einen Stand der Technik, wobei
14A eine Querschnittsansicht eines herkömmlichen Rohrs ist, 14B eine Teil-Querschnittsansicht eines Wärmetauscherkerns ist, der die Rohre und Rippen aufweist, und 14C eine vergrößerte Teil-Querschnittsansicht des Rohrs ist, auf das ein Stein aufschlägt.
15A – 15B zeigen einen anderen Stand der Technik, wobei 15A eine Querschnittsansicht einer Teil-Querschnittsansicht eines Wärmetauscherkerns ist, der die Rohre und Rippen aufweist, und 15B eine vergrößerte Teil-Querschnittsansicht dessen ist.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Das Mehrkanal-Flachrohr zur Verwendung in einem Wärmetauscher der Ausführungsform und ein Wärmetauscher, der die Rohre aufweist, werden vorzugsweise als ein Kondensator für eine Automobil-Klimaanlage verwendet.
3 zeigt einen Wärmetauscher eines so genannten Multi-Flow-Typs, der eine Mehrzahl von Mehrkanal-Flachrohren 1, die jeweils eine bestimmte Länge haben, zwischen den Rohren 1 angeordnete Rippen 2 und ein Paar von hohlen Kopfstücken 3, 3 aufweist, mit denen die Enden der Rohre 1 verbunden sind. Jedes Kopfstück 3 ist mittels einer Trennwand 4 in eine obere und eine untere Kammer unterteilt. Ein Wärmeaustauschmedium fließt durch einen Einlass 5, der mit dem oberen Abschnitt des Kopfstücks verbunden ist, hindurch in das linke Kopfstück 3, passiert die Rohre 1 in einer Zick-Zack-Weise und fließt aus dem rechten Kopfstück 3 durch einen Auslass 6, der mit den unteren Abschnitt des Kopfstücks 3 verbunden ist, hindurch heraus.
Erste Ausführungsform
1 und 2 zeigen ein Mehrkanal-Flachrohr 1 der ersten Ausführungsform, die bei dem oben erwähnten Wärmetauscher verwendet wird.
Das Rohr 1 ist ein aus Aluminium extrudierter Gegenstand. Wie in 1A und 1B gezeigt, ist die Umfangswand 7 so gestaltet, dass sie eine Querschnittsform eines langgezogenen Kreises aufweist. Eine Mehrzahl von Trennwänden 8 ist im Rohr 1 vorgesehen, sodass eine Mehrzahl von Teilpassagen 11, 11b, 11a ausgebildet ist, die in der seitlichen Richtung des Rohrs 1 angeordnet sind. Die Trennwände 8 verbinden einander in einem bestimmten Abstand gegenüberliegende flache Wandabschnitte 9, 9 der Umfangswand 7.
Dieses Rohr 1 weist an den Seiten-End-Abschnitten des Rohrs abgerundete Seitenwand-Abschnitte 10, 10 auf. Der Seitenwand-Abschnitt 10 ist so ausgebildet, dass er dicker als der flache Wandabschnitt 9 ist. Beispielsweise kann die maximale Dickenabmessung t2 des Seitenwand-Abschnitts 10 so gestaltet sein, dass sie 0,7 mm beträgt, wobei die Dickenabmessung t1 des flachen Wandabschnitts 9 0,35 mm beträgt.
Die Innenfläche jeder der äußersten Teilpassagen 11a, 11a ist so ausgebildet, dass sie im Querschnitt eine umfangsseitig gleichmäßige gekrümmte Form ist. Bei dieser Ausführungsform ist die Teilpassage 11a so ausgebildet, dass sie eine Querschnittsform eines langgezogenen Kreises aufweist, allerdings kann sie so ausgebildet sein, dass sie eine elliptische Form oder eine perfekte Kreisform aufweist. Jede an eine äußerste Teilpassage 11a angrenzende Zwischen-Teilpassage 11b, d. h. die zweite Passage 11b vom Seiten-Ende des Rohrs 1 aus, weist eine abgerundete, oder halbkreisförmige, Innenfläche an der Seite der äußersten Teilpassage und eine rechteckige Innenfläche an der anderen Seite auf. wie in 1B gezeigt, ist die jeweilige Radiuskrümmung R der an Verbindungsabschnitten zwischen der äußersten Trennwand 8 und den flachen Wandabschnitten 9 angeordneten, gekrümmten Innenflächen 12, 12, 12, 12 vorzugsweise so gestaltet, dass sie etwa die Hälfte der Höhe h der Teilpassage 11 beträgt.
Die Rippe 2 ist eine Aluminium-Wellrippe. Wie in 2A gezeigt, ist die Rippe 2 so zwischen benachbarten Rohren 1, 1 angeordnet, dass ein Seitenende der Rippe 2 von einem Seitenende des Rohrs 1 in Richtung zur Lee-Seite hervorsteht. Bei der in 2A gezeigten Ausführungsform ist die Breite der Rippe 2 die gleiche wie die des Rohrs 1, und daher ist das andere Seitenende der Rippe 2 vom anderen Seitenende des Rohrs 1 an der rückwärtigen Seite eingerückt. Jedoch kann die Breite der Rippe 2 so gestaltet sein, dass sie größer als die des Rohrs 1 ist, sodass ein Seitenende der Rippe 2 von einem Seitenende des Rohrs 1 in Richtung zur Luv-Seite vorsteht und das andere Ende vom anderen Seitenende des Rohrs 1 an der rückwärtigen Seite nicht eingerückt ist.
Wird der oben erwähnte Wärmetauscher als ein Kondensator für eine Automobil-Klimaanlage verwendet, kann der Wärmetauscher von einem Stein getroffen werden, der durch einen Kühlergrill des Automobils hindurch passiert ist. In diesem Fall wird jedoch verhindert, dass der abgerundete Seitenwand-Abschnitt 10 vom Stein zerstört wird, da die Dickenabmessung des abgerundeten Seitenwand-Abschnitts 10 an der Luv-Seite größer als die des flachen Wandabschnitts 9 ist. Ferner wird ebenfalls verhindert, dass der abgerundete Seitenwand-Abschnitt 10 vom Stein stark verformt wird, und eine Belastungskonzentration an Verbindungsabschnitten zwischen der äußersten Trennwand 8 und dem flachen Wandabschnitt 9 ist aufgrund des Effekts der Verringerung der Belastungskonzentration der kurvenförmigen Innenflächen 12, 12, 12, 12 verringert, was verhindert, dass die Umfangswand 7 an den Verbindungsabschnitten beschädigt wird. 2B zeigt einen Stein, der den abgerundeten Seitenwand-Abschnitt 10 trifft.
Zudem kann eine optimale Wärmeübertragungsleistung aufrechterhalten werden, und eine Gewichtserhöhung kann verringert sein, was zu einem Leichtgewichts-Wärmetauscher führt, da die Dickenabmessungen der flachen Wandabschnitte 9, 9 relativ schmaler gehalten sind. Ferner verursacht die Struktur keine Erhöhung im Druckverlust beim Wärmeaustauschmedium. Die Rippen 2 können auch einen Stein aufnehmen, sodass die Rohre 1 geschützt sind.
Die folgenden vier Typen von Kondensatoren wurden entworfen, um deren Festigkeit zu vergleichen. Zuerst wurde ein Kondensator C1 mit Rohren 1 der vorliegenden Erfindung, gezeigt in 1A, und mit zwischen benachbarten Rohren angeordneten Rippen 2 vorbereitet. Ein Seitenende der Rippe 2 stand von einem Seitenende des Rohrs 1 in Richtung zur Luv-Seite hervor. Zweitens wurde ein Kondensator C2 mit den Rohren 1 und zwischen benachbarten Rohren angeordneten Rippen 2 vorbereitet. Ein Seitenende der Rippe 2 stand nicht von einem Seitenende des Rohrs 1 in Richtung zur Luv-Seite hervor. Drittens wurde ein Kondensator C3 mit herkömmlichen Rohren 51, gezeigt in 14, und mit zwischen benachbarten Rohren angeordneten Rippen 57 vorbereitet. Ein Seitenende der Rippe 57 stand von einem Seitenende des Rohrs 51 in Richtung zur Luv-Seite hervor. Viertens wurde ein Kondensator C4 mit den herkömmlichen Rohren 51 und zwischen benachbarten Rohren angeordneten Rippen 57 vorbereitet. Ein Seitenende der Rippe 57 stand nicht von einem Seitenende des Rohrs 57 in Richtung zur Luv-Seite hervor. Diese vier Kondensatoren C1, C2, C3, C4 wurden hingelegt, und Stahlgewichte verschiedener Größen wurden aus unterschiedlichen Höhen auf die Kondensatoren fallengelassen. Jedes Stahlgewicht hatte eine Größe kleiner als ein Abstand zwischen den benachbarten Rohren des Kondensators. Die Ergebnisse sind in einem in 4 gezeigten Diagramm gezeigt. In dem Diagramm entspricht die Fahrzeuggeschwindigkeit der Fallgeschwindigkeit des Gewichts, kurz bevor das Gewicht den Kondensator kontaktiert.
Aus den Ergebnissen heraus wurde bestätigt, dass verglichen mit dem herkömmlichen Rohr 51 verhindert werden kann, dass das erfindungsgemäße Rohr 1 von einem Stein verformt oder beschädigt wird. Ferner kann ein Seitenende der Rippe 2, das in Richtung zur Luv-Seite hervorsteht, wirksam verhindern, dass ein Rohr verformt oder beschädigt wird.
Die Wärmeabstrahlrate und der Druckverlust beim Wärmeaustauschmedium wurden ebenso für jeden Kondensator gemessen. Die Ergebnisse sind in 5 und 6 gezeigt. Aus den Ergebnissen heraus wurde bestätigt, dass die Wärmeabstrahlrate und der Druckverlust bei den Kondensatoren C1 und C2 so gut wie jene der herkömmlichen Kondensatoren C3 und C4 war.
Zweite Ausführungsform
7 zeigt eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrkanal-Flachrohrs. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform nur darin, dass die zweiten Teilpassagen 11b, 11b von den Seitenenden des Rohrs 1 aus ebenfalls so ausgebildet sind, dass sie eine rechteckige Querschnittsform haben.
Da jede der äußersten Teilpassagen 11a, 11a so ausgebildet ist, dass sie im Querschnitt eine umfangsseitig gleichmäßige gekrümmte Form aufweist, verringert sich die Belastungskonzentration an Verbindungsabschnitten zwischen der äußersten Trennwand 8 und dem flachen Wandabschnitt 9 aufgrund des Effekts der Verringerung der Belastungskonzentration der kurvenförmigen Innenflächen 12, 12, was verhindert, dass die Umfangswand 7 an den Verbindungsabschnitten zerstört wird.
Ferner kann, da jede der Zwischen-Teilpassagen 11 so ausgebildet ist, dass sie im Querschnitt eine Rechteckform hat, die Dickenabmessung jedes Abschnitts schmaler sein, wodurch das Gewicht des Rohrs 1 verringert wird, was zu einem Leichtgewichts-Wärmetauscher führt. Ferner kann mittels Vergrößerns der Kontaktfläche mit einem Wärmeaustauschmedium verglichen mit einem Rohr, das Zwischen-Teilpassagen aufweist, die im Querschnitt jeweils eine runde Form haben, die Wärmeaustauschleistung verbessert werden.
Da die anderen Abschnitte die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform sind, wird deren Erläuterung mittels Vergebens des gleichen Bezugszeichens für den entsprechenden Abschnitt weggelassen.
Dritte Ausführungsform
8 zeigt eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrkanal-Flachrohrs. Bei dieser Ausführungsform sind alle Zwischen-Teilpassagen 11 so ausgebildet, dass sie jeweils eine dreieckige Querschnittsform haben. Die angrenzenden Teilpassagen 11, 11 sind auf den Kopf gestellt (d. h. umgedreht) angeordnet. Die Dickenabmessung jedes am Seitenende des Rohrs 1 angeordneten abgerundeten Seitenwand-Abschnitts 10 ist in etwa die gleiche wie die des flachen Wandabschnitts 9.
Bei dieser Ausführungsform ist jede der äußersten Teilpassagen 11a, 11a so ausgebildet, dass sie im Querschnitt eine umfangsseitig gleichmäßige gekrümmte Form hat. Daher ist eine Belastungskonzentration an Verbindungsabschnitten zwischen der äußersten Trennwand 8 und dem flachen Wandabschnitt 9 aufgrund des Effekts der Verringerung der Belastungskonzentration der kurvenförmigen Innenflächen 12, 12 verringert, was verhindert, dass die Umfangswand 7 an den Verbindungsabschnitten beschädigt wird.
Da jede Zwischen-Teilpassage 11 eine dreieckige Querschnittsform hat, kann die Dickenabmessung jedes Abschnitts schmaler sein, wodurch das Gewicht des Rohrs 1 verringert wird, was in der gleichen Weise wie bei der ersten und bei der zweiten Ausführungsform zu einem Leichgewichts-Wärmetauscher führt. Ferner kann verglichen mit einem Rohr, das Zwischen-Teilpassagen hat, die jeweils im Querschnitt eine runde Form haben, aufgrund der großen Kontaktfläche mit dem Wärmeaustauschmedium die Wärmeaustauschleistung verbessert werden.
Da die anderen Abschnitte die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform sind, wird deren Erläuterung mittels Vergebens der gleichen Bezugszeichen für die entsprechenden Abschnitte weggelassen.
Vierte Ausführungsform
9 zeigt eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrkanal-Flachrohrs. Bei dieser Ausführungsform sind alle Zwischen-Teilpassagen 11 so ausgebildet, dass sie jeweils eine trapezförmige Querschnittsform haben. Die angrenzenden Teilpassagen 11, 11 sind wiederum umgedreht angeordnet. Die Dickenabmessung jedes am Seitenende des Rohrs 1 angeordneten abgerundeten Seitenwand-Abschnitts 10 ist etwa die gleiche wie die des flachen Wandabschnitts 9.
Bei dieser Ausführungsform ist jede der äußersten Teilpassagen 11a, 11a so ausgebildet, dass sie im Querschnitt eine umfangsseitig gleichmäßige gekrümmte Form hat. Daher verringert sich eine Belastungskonzentration an Verbindungsabschnitten zwischen der äußersten Trennwand 8 und dem flachen Wandabschnitt 9 aufgrund des Effekts der Verringerung der Belastungskonzentration der kurvenförmigen Innenflächen 12, 12, was verhindert, dass die Umfangswand 7 am Verbindungsabschnitt beschädigt wird.
Da jede Zwischen-Teilpassage 11 eine trapezförmige Querschnittsform hat, kann die Dickenabmessung jedes Abschnitts schmaler sein, wodurch das Gewicht des Rohrs 1 verringert wird, was in der gleichen Weise wie bei der dritten Ausführungsform zu einem Leichtgewichts-Wärmetauscher führt. Ferner kann verglichen mit einem Rohr mit Zwischen-Teilpassagen, die jeweils im Querschnitt eine runde Form haben, aufgrund der großen Kontaktfläche mit einem Wärmeaustauschmedium die Wärmeaustauschleistung verbessert werden.
Da die anderen Abschnitte die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform sind, wird deren Erläuterung mittels Vergebens der gleichen Bezugszeichen für die entsprechenden Abschnitte weggelassen.
Fünfte Ausführungsform
10 und 11 zeigen eine fünfte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrkanal-Flachrohrs 1. Dieses Rohr 1 ist wie bei der dritten und bei der vierten Ausführungsform ein aluminiumextrudiergeformter Gegenstand.
Das Mehrkanal-Flachrohr 1 weist ein Paar von äußersten Teilpassagen 11a, 11a und dazwischen Zwischen-Teilpassagen 11 auf. Jede Zwischen-Teilpassage 11 weist im Querschnitt eine rechteckbasierte Innenfläche mit einer Mehrzahl von Dreiecksquerschnitt-Innen-Rippen 15 auf, die entlang der Innenfläche fortlaufend ausgebildet sind und sich in der Längsrichtung des Rohrs 1 erstrecken. Wie deutlich in
10A gezeigt, ist an jeder Ecke der im Querschnitt rechteckbasierten Innenfläche eine geneigte Innenfläche 16 ausgebildet.
Bei diesem Rohr 1 ist jede äußerste Teilpassage 11a so ausgebildet, dass sie eine perfekte Kreisform aufweist.
Da das Flachrohr 1 eine Mehrzahl von Innen-Rippen 15 aufweist, die an der rechteckbasierten Innenfläche der Zwischen-Teilpassage 11 ausgebildet sind, kann eine Kontaktfläche mit dem Wärmeaustauschmedium vergrößert sein, wodurch eine hohe Wärmeaustauschleistung erlangt werden kann.
Das Flachrohr 1 weist eine Mehrzahl von die flachen Wandabschnitte 9, 9 verbindenden Trennwänden 8 auf, die den Innenraum des Rohrs 1 in eine Mehrzahl von Teilpassagen 11, 11a unterteilen, wodurch es hinsichtlich der Druckfestigkeit besser ist.
Bei dieser Ausführungsform ist jede der äußersten Teilpassagen 11a, 11a so ausgebildet, dass sie im Querschnitt eine Kreisform hat. Daher ist eine Belastungskonzentration an Verbindungsabschnitten zwischen der äußersten Trennwand 8 und dem flachen Wandabschnitt 9 aufgrund des Effekts der Verringerung der Belastungskonzentration der kurvenförmigen Innenflächen 12, 12 verringert, was verhindert, dass die Umfangswand 7 an den Verbindungsabschnitten beschädigt wird. Die äußersten Verbindungsabschnitte sind verglichen mit den anderen Verbindungsabschnitten durch die Wellrippen 2 nicht ausreichend verstärkt. Jedoch kann ein Brechen der Verbindungsabschnitte zwischen der äußersten Trennwand 8 und dem flachen Wandabschnitt 7 aufgrund der Effekte der Verringerung der Belastungskonzentration verhindert werden, die wiederum die Innendruckfestigkeits-Güte des Rohrs 1 erhöhen, da jede äußerste Teilpassage 11a so ausgebildet ist, dass sie im Querschnitt eine Kreisform hat. Insbesondere kann, wenn die äußerste Teilpassage 11a so ausgebildet ist, dass sie eine perfekte Kreisform hat, der Innendruck des durch die Teilpassage hindurch passierenden Wärmeaustauschmediums an der Innenfläche der äußersten Teilpassage 11a gleichgemacht werden, was zu einer äußerst hohen Druck-Güte führt.
Da jede äußerste Teilpassage 11a eine kreisförmige Querschnittsform hat, sodass eine Belastungskonzentration an den Verbindungsabschnitten zwischen der äußersten Trennwand 8 und der Umfangswand 7 verringert ist, selbst wenn ein Stein das Rohr trifft, können eine Beschädigung an den Verbindungsabschnitten und ein Brechen des Rohrs 1 wirksam verhindert werden.
Zusätzlich kann, da jede äußerste Teilpassage 11a so ausgebildet ist, dass sie eine kreisförmige Querschnittsform aufweist und jede Zwischen-Teilpassage 11 eine rechteckbasierte Querschnittsform aufweist, jeder Abschnitt des Rohrs 1 dünn sein, was das Gewicht des Rohrs verringern kann, was zu einem Leichtgewichts-Wärmetauscher führt. Ferner kann die Wärmeübertragungsfläche verglichen mit einer Zwischen-Teilpassage mit einer kreisförmigen Querschnittsform größer gehalten werden. Darüberhinaus kann, da jede Zwischen-Teilpassage 11 eine Mehrzahl von Innen-Rippen 15 aufweist, die Wärmeübertragungsfläche vergrößert sein, was zu einer hohen Wärmeaustauschleistung führt.
Da an jeder Ecke der Zwischen-Teilpassage 11 eine geneigte Innenfläche 16 ausgebildet ist, kann die Dickenabmessung der Trennwand 8 schmal sein, was das Gewicht des Rohrs 1 verringern und die Druckfestigkeit des Rohrs 1 verbessern kann.
Die geneigte Innenfläche 16 kann den Abstand zwischen den Belastungskonzentrations-Abschnitten A, A an den Trennwänden 8 abgesehen von der äußersten Trennwand 8 erhöhen. Dies verringert eine Belastungskonzentration an den Verbindungsabschnitten zwischen den Trennwänden 8 und der Umfangswand 7. Bezüglich der äußersten Trennwände 8 kann, da die äußerste Teilpassage 11a eine kreisförmige Querschnittsform ohne Belastungskonzentrations-Abschnitt aufweist und der Abstand zwischen dem Belastungskonzentrations-Abschnitt A der äußersten Trennwand 8 und dem Mittenabschnitt C der äußersten Trennwand 8 groß ist, eine Belastungskonzentration an Verbindungsabschnitten zwischen der äußersten Trennwand 8 und der Umfangswand 7 ebenfalls verringert sein. Daher weist das Rohr 1 eine gute Druckfestigkeit auf. Da mittels Ausbildens der geneigten Innenflächen 16 eine hohe Druckfestigkeit erlangt wird, kann die Dickenabmessung der Trennwand 8 geringer sein. Folglich kann ein Leichtgewichts-Rohrs erlangt werden.
Mit anderen Worten kann das Gewicht des Rohrs 1 geringer sein, wobei die Druckfestigkeit die gleiche bleibt, oder die Druckfestigkeit kann verbessert sein, wobei das Gewicht das gleiche bleibt.
Zerstörungstests wurden am in 10 gezeigten Rohr und den in 14 und 15 gezeigten herkömmlichen Rohren durchgeführt. Die Ergebnisse waren wie folgt. Vorausgesetzt, dass der Druck, bei dem die herkömmlichen Rohre gebrochen sind, 100 betrug, betrug der Druck bei der in 10 gezeigten Ausführungsform 120. Es wurde bestätigt, dass die Druckfestigkeit des in 10 gezeigten Rohrs verglichen mit den herkömmlichen Rohren eine Verbesserung war.
Bei dieser Ausführungsform hat jede äußerste Teilpassage 11a eine perfekte Kreisform, jedoch kann sie im Querschnitt eine umfangsseitig gleichmäßige gekrümmte Form, wie beispielsweise eine elliptische Form oder eine langgezogene Kreisform, haben. Bei der Ausführungsform sind fortlaufend ausgebildete Innen-Rippen 15 gezeigt, die jeweils eine dreieckige Querschnittsform haben. Jedoch kann die Innen-Rippe unterschiedliche Arten von Querschnittsformen haben. Ferner kann die Innen-Rippe 15 an einer der Trennwände 8 oder der Umfangswände 7 ausgebildet sein oder kann auch diskontinuierlich ausgebildet sein.
Sechste Ausführungsform
12A – 12B zeigen eine sechste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrkanal-Flachrohrs 1.
Die Innenfläche jeder äußersten Teilpassage 11a ist so ausgebildet, dass sie im Querschnitt eine umfangsseitig gleichmäßige gekrümmte Form in der gleichen Weise, wie bei den anderen Ausführungsformen gezeigt, aufweist. Jede Zwischen-Teilpassage 11 weist eine sternartige Form auf, im Detail im Querschnitt eine kreisbasierte Innenfläche mit einer Mehrzahl von Dreiecksquerschnitt-Innen-Rippen 15, die entlang der Innenfläche fortlaufend ausgebildet sind und sich in der Längsrichtung des Rohrs 1 erstrecken.
Da das Flachrohr 1 eine Mehrzahl von Innen-Rippen 15 aufweist, die an der kreisbasierten Innenfläche der Zwischen-Teilpassage 11 ausgebildet sind, ist die Druckfestigkeit gut. Zudem kann die Kontaktfläche mit dem Wärmeaustauschmedium groß gehalten werden, wodurch eine hohe Wärmeaustauschleistung erlangt werden kann.
Das Flachrohr 1 weist eine Mehrzahl von die flachen Wandabschnitte 9, 9 verbindenden Trennwänden 8 auf, die den Innenraum des Rohrs 1 in eine Mehrzahl von Teilpassagen 11, 11a unterteilen, wodurch es in der Druckfestigkeit besser ist. Ferner ist jede äußerste Teilpassage 11a so ausgebildet, dass sie im Querschnitt eine umfangsseitig gleichmäßige gekrümmte Form hat. Daher kann eine Belastungskonzentration an Verbindungsabschnitten zwischen der äußersten Trennwand 8 und dem flachen Wandabschnitt 9 verringert werden, was verhindert, dass die Umfangswand 7 an den Verbindungsabschnitten zerstört wird.
Da jede äußerste Teilpassage 11a so ausgebildet ist, dass sie im Querschnitt eine umfangsseitig gleichmäßige gekrümmte Form aufweist, kann ein Brechen der Verbindungsabschnitte zwischen der äußersten Trennwand 8 und dem flachen Wandabschnitt 7 aufgrund der Effekte der Verringerung der Belastungskonzentration verhindert werden, was wiederum die Innendruckfestigkeits-Güte des Rohrs 1 verbessert. Insbesondere kann, wenn die äußerste Teilpassage 11a so ausgebildet ist, dass sie eine perfekte Kreisform hat, der Innendruck beim Wärmeaustauschmedium, das durch die Teilpassage 11a hindurch passiert, an der Innenfläche der äußersten Teilpassage 11a gleichgemacht werden, was zu einer äußerst hohen Druckfestigkeit führt.
Da jede äußerste Teilpassage 11a im Querschnitt eine umfangsseitig gleichmäßige gekrümmte Form aufweist, sodass die Belastungskonzentration am Verbindungsabschnitt zwischen der äußersten Trennwand 8 und der Umfangswand 7 verringert ist, selbst wenn ein Stein das Rohr trifft, können ein Schaden an den Verbindungsabschnitten und ein Brechen des Rohrs 1 wirksam verhindert werden.
Bei der Ausführungsform weist jede äußerste Teilpassage 11a eine perfekte Kreisform auf, sie kann jedoch im Querschnitt eine umfangsseitig gleichmäßige gekrümmte Form, wie beispielsweise eine elliptische Form oder die Form eines langgezogenen Kreises, aufweisen. Bei der Ausführungsform sind fortlaufend ausgebildete Innen-Rippen 15 gezeigt, die jeweils eine dreieckige Querschnittsform haben. Jedoch kann die Innen-Rippe unterschiedliche Arten von Querschnittsformen aufweisen. Ferner kann die Innen-Rippe 15 auch diskontinuierlich ausgebildet sein.
Siebente Ausführungsform
13A – 13B zeigen eine siebente Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrkanal-Flachrohrs. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der sechsten Ausführungsform nur darin, dass die äußersten Teilpassagen 11a, 11a ebenfalls so ausgebildet sind, dass sie jeweils eine sternartige Querschnittsform haben.
Das Flachrohr 1 weist eine Mehrzahl von kreisbasierten Teilpassagen 11 auf, die die äußersten Teilpassagen 11a aufweisen, wodurch es in der Druckfestigkeit besser ist. Zudem kann, da eine Mehrzahl von Innen-Rippen 15 an der Innenfläche all der Teilpassagen 11, 11a ausgebildet ist, die Kontaktfläche mit dem Wärmeaustauschmedium vergrößert sein, wodurch eine hohe Wärmeaustauschleistung erlangt werden kann.
Das Flachrohr 1 weist eine Mehrzahl von die flachen Wandabschnitte 9, 9 verbindenden Trennwänden 8 auf, die den Innenraum des Rohrs 1 in eine Mehrzahl von Teilpassagen 11, 11a unterteilen, wodurch es in der Druckfestigkeit besser ist. Ferner ist jede äußerste Teilpassage 11a so ausgebildet, dass sie eine kreisbasierte Querschnittsform hat. Daher ist eine Belastungskonzentration an Verbindungsabschnitten zwischen der äußersten Trennwand 8 und dem flachen Wandabschnitt 9 verringert, was verhindert, dass die Umfangswand 7 an den Verbindungsabschnitten zerstört wird.
Da jede äußerste Teilpassage 11a so ausgebildet ist, dass sie im Querschnitt eine kreisbasierte Form hat, kann ein Bruch der Verbindungsabschnitte, die die äußerste Trennwand 8 und den flachen Wandabschnitt 7 verbinden, aufgrund der Effekte der Verringerung der Belastungskonzentration verhindert werden, was wiederum die Innendruckfestigkeits-Güte des in einem Wärmetauscher eingebauten Rohrs verbessert.
Insbesondere können, wenn das Rohr 1 in einem Kondensator für eine Automobil-Klimaanlage verwendet wird, ein Schaden an den Verbindungsabschnitten zwischen der äußersten Trennwand 8 und der Umfangswand 7 sowie ein Bruch des Rohrs 1 wirksam verhindert werden, selbst wenn ein Stein das Rohr trifft.
Bei der Ausführungsform weist jede Teilpassage 11, 11a eine kreisbasierte Form mit einer Mehrzahl von Innen-Rippen auf, jedoch kann sie eine ellipsenbasierte Form oder eine auf einem langgezogenen Kreis basierende Form aufweisen. Bei der Ausführungsform sind fortlaufend ausgebildete Innen-Rippen 15 gezeigt, die jeweils einen Dreiecksquerschnitt haben. Jedoch kann die Innen-Rippe unterschiedliche Arten von Querschnittsformen aufweisen. Ferner kann die Innen-Rippe 15 auch diskontinuierlich ausgebildet sein.
Das erfindungsgemäße Flachrohr ist nicht auf ein Rohr zur Verwendung in einem Kondensator für eine Automobil-Klimaanlage beschränkt und kann als ein Rohr zur Verwendung bei unterschiedlichen Arten von Wärmetauschern genutzt werden, wie beispielsweise bei einem Außen-Wärmetauscher für eine Raum-Klimaanlage.
Die an dieser Stelle verwendete Terminologie "kreisförmig" ist nicht auf exakte oder perfekte Kreise beschränkt sondern umfasst allgemein kreisartige Formen, beispielsweise abgerundete Formen, allerdings weisen die meisten bevorzugten Ausführungsformen, die solche Formen haben, perfekte oder im Wesentlichen perfekte Kreise auf. In der gleichen Weise ist die Terminologie rechteckig, dreieckig, trapezförmig, elliptisch usw. nicht auf exakte oder perfekte Rechtecke, Dreiecke, Trapeze, Ellipsen usw. beschränkt, allerdings weisen die meisten bevorzugten Ausführungsformen, die solche Formen haben, exakte oder perfekte Formen oder im Wesentlichen exakte oder perfekte Formen auf.
Bei den oben erwähnten Ausführungsformen werden die Rohre bei einem Multi-Flow-Typ-Wärmetauscher angewendet. Allerdings können die Rohre auch bei einem Schlangen-Wärmetauscher verwendet werden, bei dem ein Rohr in einer Zick-Zack-Weise gebogen ist.
Bei den oben erwähnten Ausführungsformen ist die zwischen benachbarten Rohren 1 ausgebildete Außenrippe eine Wellrippe, ist allerdings nicht auf diese beschränkt.
Bei dem erfindungsgemäßen Rohr kann, da die äußerste Teilpassage im Querschnitt eine kreisbasierte Innenfläche hat, eine Belastungskonzentration an Verbindungsabschnitten zwischen der äußersten Trennwand und der Umfangswand verringert sein. Demgemäß kann eine hohe Druckfestigkeit durch das ganze Rohr hindurch erlangt werden. Bei einem das Mehrkanal-Flachrohr nutzenden Wärmetauscher kann aufgrund der Struktur selbst an beiden Seitenenden des Rohrs, wo die Verstärkungswirkung von den Außenrippen nicht ausreicht, eine hohe Druckfestigkeit erlangt werden.
Ferner kann eine Belastungskonzentration an Verbindungsabschnitten zwischen der äußersten Trennwand und der Umfangswand verringert sein, selbst wenn ein kleiner Gegenstand, wie beispielsweise ein Stein, das Rohr trifft. Folglich kann verhindert werden, dass die Umfangswand an den Verbindungsabschnitten beschädigt wird, resultierend in einer höheren Bruchfestigkeit gegenüber einer äußeren Belastung, die hervorgerufen wird, wenn ein kleiner Gegenstand, wie beispielsweise ein Stein, das Rohr trifft.
Jede der Zwischen-Teilpassagen ist so gestaltet, dass sie im Querschnitt eine nicht kreisförmige Innenfläche aufweist. Dies kann verhindern, dass wie verglichen mit einer Zwischen-Teilpassage mit einer kreisbasierten Innenfläche die Dickenabmessung des oberen und des unteren Abschnitts der Trennwand verdickt ist, was zu einer verringerten Menge an Material führt, das das Rohr bildet, wodurch das Gewicht und die Kosten des Rohrs verringert sind. Zudem kann innerhalb einer begrenzten Dickenabmessung des Rohrs verglichen mit einer Zwischen-Teilpassage, die eine kreisförmige Innenfläche aufweist, eine größere Kontaktfläche mit dem Wärmeaustauschmedium erlangt werden, die wiederum eine hohe Wärmeaustauschleistung erreichen kann.
Die obigen Wirkungen können auch mittels der äußersten Teilpassage erlangt werden, die im Querschnitt eine umfangsseitig gleichmäßige gekrümmte Form hat.
Bei einem Rohr, das eine äußerste Teilpassage einer im Querschnitt sternartigen Form mit einer Mehrzahl von Innen-Rippen aufweist, die sich in einer Längsrichtung des Rohrs erstrecken, können die gleichen Funktionen und Wirkungen erlangt werden. Da an der Innenfläche der äußersten Teilpassage eine Mehrzahl von Innen-Rippen ausgebildet ist, kann eine Kontaktfläche mit einem Wärmeaustauschmedium in der äußersten Teilpassage vergrößert sein, wodurch eine Wärmeaustauschleistung verbessert ist.
Bei einem Rohr mit einer Zwischen-Teilpassage, die an die äußerste Teilpassage angrenzt und an der Seite der äußersten Teilpassage eine halbkreisförmige Innenfläche aufweist, kann eine Belastungskonzentration an den Verbindungsabschnitten zwischen der äußersten Trennwand und der Umfangswand verringert sein, sodass die Festigkeit verbessert ist, wodurch wirksam verhindert werden kann, dass die Umfangswand an den Verbindungsabschnitten beschädigt wird.
Weist ein Seitenwand-Abschnitt eine abgerundete Form auf und ist relativ dicker ausgebildet als die flachen Wandabschnitte, kann verhindert werden, dass der Seitenwand-Abschnitt beschädigt oder verformt wird, wenn ein kleiner Gegenstand, wie beispielsweise ein Stein, das Rohr trifft. Zudem kann, da die Dickenabmessung der flachen Wandabschnitte relativ schmal gehalten ist, eine optimale Wärmeübertragungsleistung aufrechterhalten werden, und eine Gewichtserhöhung kann verringert sein, was zu einem Leichtgewichts-Wärmetauscher führt. Ferner verursacht die Struktur keine Erhöhung im Druckverlust beim Wärmeaustauschmedium.
Ähnliche Wirkungen können mittels der Zwischen-Teilpassage erlangt werden, die im Querschnitt eine Rechteck-, Dreieck- oder Trapezform aufweist.
Eine hohe Güte in der Druckfestigkeit und eine große Wärmeübertragungsfläche können mittels der Zwischen-Teilpassage erlangt werden, die eine kreisbasierte Querschnittsform mit einer Mehrzahl von Innen-Rippen aufweist, die sich in einer Längsrichtung des Rohrs erstrecken. Die Zwischen-Teilpassage kann im Querschnitt eine sternartige Form haben.
Bei einem Rohr, das äußerste Teilpassagen, die jeweils im Querschnitt eine umfangsseitig gleichmäßige gekrümmte Form aufweisen, und Zwischen-Teilpassagen aufweist, die jeweils einen rechteckbasierten Querschnitt mit einer Mehrzahl von Innen-Rippen aufweisen, die sich in der Längsrichtung des Rohrs erstrecken, kann eine Belastungskonzentration an Verbindungsabschnitten zwischen der äußersten Trennwand und der Umfangswand, wenn ein kleiner Gegenstand, wie beispielsweise ein Stein, das Rohr trifft, verringert sein. Folglich kann verhindert werden, dass die Umfangswand an den Verbindungsabschnitten beschädigt wird, was zu einer besseren Zerstörungsfestigkeit gegenüber einer äußeren Belastung führt, die hervorgerufen wird, wenn ein kleiner Gegenstand, wie beispielsweise ein Stein, das Rohr trifft. Ferner kann, wenn jede Zwischen-Teilpassage eine rechteckbasierte Form mit einer Mehrzahl von Innen-Rippen aufweist, die sich in der Längsrichtung des Rohrs erstrecken, verhindert werden, dass die Dickenabmessung des oberen und des unteren Abschnitts der Trennwand wie verglichen mit einer Zwischen-Teilpassage mit einer kreisbasierten Innenfläche verdickt ist, was zu einer verringerten Menge an Material führt, wodurch das Gewicht und die Kosten des Rohrs verringert sind. Zudem kann wie verglichen mit einer Zwischen-Teilpassage mit einer kreisförmigen Innenfläche innerhalb einer begrenzten Dickenabmessung des Rohrs eine größere Kontaktfläche mit dem Wärmeaustauschmedium erlangt werden, die wiederum eine höhere Wärmeaustauschleistung erlangen kann.
Ein Wärmetauscher, der die oben erwähnten Mehrkanal-Flachrohre aufweist, weist eine verbesserte Festigkeit gegenüber einem Stein auf, der das Rohr trifft, und hat eine exzellente Wärmeaustauschleistung und einen geringen Druckverlust.

Claims

Mehrkanal-Flachrohr zur Verwendung in einem Wärmetauscher, aufweisend: eine Umfangswand mit flachen Wandabschnitten, die einander in einem bestimmten Abstand gegenüberliegen, und Seitenwand-Abschnitte, die seitliche Enden der flachen Wandabschnitte miteinander verbinden; und Trennwände, von denen jeweils die flachen Wandabschnitte miteinander verbunden werden und der Innenraum, der durch die Umfangswand definiert wird, in eine Mehrzahl von Teilpassagen unterteilt wird, die in seitlicher Richtung des Rohrs angeordnet sind; wobei die Mehrzahl von Teilpassagen äußerste Teilpassagen, die an beiden Seitenenden des Rohrs angeordnet sind, und Zwischen-Teilpassagen aufweist, die zwischen den beiden äußersten Teilpassagen angeordnet sind, wobei jede der äußersten Teilpassagen im Querschnitt eine auf einem Kreis basierende Innenfläche aufweist, und wobei jede der äußersten Teilpassagen eine im Querschnitt umfangsseitig gleichmäßig gekrümmte Innenfläche aufweist.
Mehrkanal-Flachrohr zur Verwendung in einem Wärmetauscher, gemäß Anspruch 1, wobei jede der Zwischen-Teilpassagen im Querschnitt eine nicht auf einem Kreis basierende Innenfläche aufweist.
Mehrkanal-Flachrohr zur Verwendung in einem Wärmetauscher, gemäß Anspruch 1, wobei jeder der Seitenwand-Abschnitte so ausgebildet ist, dass er im Querschnitt eine runde Form aufweist und relativ dicker als die flachen Wandabschnitte ist.
Mehrkanal-Flachrohr zur Verwendung in einem Wärmetauscher, gemäß Anspruch 1, wobei jede der Zwischen-Teilpassagen eine rechteckige Querschnittsform aufweist.
Mehrkanal-Flachrohr zur Verwendung in einem Wärmetauscher, gemäß Anspruch 1, wobei jede der Zwischen-Teilpassagen eine dreieckige Querschnittsform aufweist.
Mehrkanal-Flachrohr zur Verwendung in einem Wärmetauscher, gemäß Anspruch 1, wobei jede der Zwischen-Teilpassagen eine trapezförmige Querschnittsform aufweist.
Mehrkanal-Flachrohr zur Verwendung in einem Wärmetauscher, gemäß Anspruch 1, wobei jede der Zwischen-Teilpassagen eine Mehrzahl von Innen-Rippen aufweist, die sich in Längsrichtung des Rohrs erstrecken.
Mehrkanal-Flachrohr zur Verwendung in einem Wärmetauscher, gemäß Anspruch 1, wobei jede der Zwischen-Teilpassagen, die an die äußersten Teilpassagen angrenzen, auf Seiten der äußersten Teilpassage eine Halbkreis-Innenfläche aufweist.
Mehrkanal-Flachrohr zur Verwendung in einem Wärmetauscher, gemäß Anspruch 1, wobei jede der Mehrzahl von Zwischen-Teilpassagen im Querschnitt eine auf einem Kreis basierende Innenfläche aufweist und eine Mehrzahl von Innen-Rippen aufweist, die in der auf einem Kreis basierenden Innenfläche ausgebildet sind und sich in Längsrichtung des Rohrs erstrecken, wobei jede der Mehrzahl von Innen-Rippen eine dreieckige Querschnittsform aufweist, wobei die Mehrzahl von Innen-Rippen kontinuierlich entlang der Umfangsrichtung der Zwischen-Teilpassage ausgebildet ist.
Mehrkanal-Flachrohr zur Verwendung in einem Wärmetauscher, gemäß Anspruch 9, wobei jede der Mehrzahl von Zwischen-Teilpassagen eine Querschnittsform allgemein in der Form einer Stern-Ausführung aufweist.
Wärmetauscher, aufweisend: eine Mehrzahl von Mehrkanal-Flachrohren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Flachrohre in Rohrdicken-Richtung in bestimmten Abständen angeordnet sind; eine Mehrzahl von Rippen, die zwischen den benachbarten Rohren angeordnet sind; und ein Paar von Kopfstücken, die jeweils an einem Ende des Rohrs angeordnet sind und in Fluid-Verbindung an dem Rohr angeschlossen sind.