JP2005533995A - 熱交換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高い安定性、安価でスペース節約的な構造様式および高い耐圧縮荷重性によって際立っている熱交換装置を提供する。
【解決手段】 熱交換装置、特に自動車内で利用するための、特に少なくとも１つの成分として二酸化炭素（ＣＯ_２）を有する流体を冷媒として有する自動車空調装置内で利用するための熱交換装置であって、少なくとも１つの流体分配室もしくは集合室に通じる少なくとも１つの供給管路および排出管路と少なくとも１つの流通手段とを有し、この流通手段が、そこを通して流体が流通手段に流入しもしくは流通手段から流出する少なくとも１つの末端側第１流れ接続区域と、そこを通して流体が流通手段から流出しもしくは流通手段に流入する少なくとも１つの末端側第２流れ接続区域とを有し、第１流れ接続区域が少なくとも１つの管区域を通して第２流れ接続区域と流れ接続されている。流れ接続区域の少なくとも１つが少なくとも１回捩じられており、第１または第２流れ接続区域が集合室と流れ接続されており、第２または第１流れ接続区域が分配室と流れ接続されている。

Description

本発明は、熱交換装置、特に自動車内で利用するための、特に少なくとも１つの成分として二酸化炭素（ＣＯ_２）を有する流体を冷媒として有する自動車空調装置内で利用するための熱交換装置に関する。

このような熱交換装置は例えば空気を冷却するのに使用される。

本発明および根底にある技術的課題の説明が以下では自動車空調装置を例に行われる。しかし、本発明に係る装置は別の応用目的にも適している。

本発明はさらに熱交換装置製造方法に関する。

先行技術により自動車内の空調装置が公知である。これらの空調装置は、空気を冷やすのに役立つ冷媒を使用する。このような冷媒は例えばフッ素化塩素化炭化水素である。このような冷媒で運転される空調装置はしかし、自動車の燃料消費量の著しい上昇を引き起こす欠点を有する。さらにこれら従来の冷媒は温暖化ポテンシャルがきわめて高く、これらの冷媒を利用することによって温室効果による害も高まる。この理由から近年では他の冷媒、つまり二酸化炭素（ＣＯ_２）が利用される。前記冷媒に比べて二酸化炭素は温暖化ポテンシャルが著しく少ない。さらに、二酸化炭素は天然のガスであるのでオゾン破壊を引き起こさない。最後に、二酸化炭素を冷媒として使用することによって自動車燃料消費量の低減も可能である。

しかし二酸化炭素を冷媒として使用する際の欠点として、１３０バール超に至る範囲内のきわめて高い圧力を生成しなければならず、それゆえに空調装置の個々の構成要素の圧縮荷重がかなり上昇し、そのため一層高い安定性が必要となる。さらに、空調装置の個々の部材を極力スペース節約的に自動車内に収容する問題がある。

そこで本発明の課題は、高い安定性、安価でスペース節約的な構造様式および高い耐圧縮荷重性によって際立っている熱交換装置を提供することである。さらに、熱交換装置の効率が高められねばならない。

この課題は、本発明によれば、流れ接続区域の少なくとも１つが少なくとも１回捩じられており、第１または第２流れ接続区域が集合室と流れ接続されており、第２または第１流れ接続区域が分配室と流れ接続されていることを特徴とする熱交換装置によって解決される。有利な諸構成は従属請求項の対象である。しかし、本発明のすべての課題が全請求項によって解決されるのではないことを指摘しておく。

１実施形態において、特に自動車内で利用するための、特に二酸化炭素、窒素、酸素、空気、アンモニア、炭化水素、特にメタン、プロパン、ｎ‐ブタン、液体、特に水、フローアイス(Floeice)、ブライン等を含む気体群から選択した少なくとも１種の成分を有する流体を冷媒として有する自動車空調装置内で特に利用するための熱交換装置が、少なくとも１つの流体分配室もしくは集合室に通じる供給管路および排出管路を有する。特別好ましい１実施形態において、不燃性等のその優れた性質によって際立った二酸化炭素が冷媒として使用される。

本発明に係る熱交換装置はさらに少なくとも１つの流通手段を有し、この流通手段は、そこを通して流体が流通手段に流入しもしくは流通手段から流出する少なくとも１つの末端側第１流れ接続区域と、そこを通して流体が流通手段から流出しもしくは流通手段に流入する少なくとも１つの末端側第２流れ接続区域とを有する。第１流れ接続区域は少なくとも１つの管区域を通して第２流れ接続区域と流れ接続されている。

本発明の範囲において用語「流れ接続」とは、２つの流れ接続された区域の間を流体が流れることができることを意味する。

本装置はさらに、前記流れ接続区域の少なくとも１つが少なくとも１回捩じられていることを特徴としている。用語「捩れ」とは、構造要素がその長手方向に沿って特定の所定角度だけ回されていることを意味する。

好ましい１実施形態によれば、熱交換装置は完全に、しかし少なくとも本装置の部材としての流通手段は、主に気状媒体、特に空気が周囲を流れる。

さらに、第１または第２流れ接続区域が集合室と接続され、第２または第１流れ接続区域が分配室と流れ接続されている。

集合室とは、少なくとも１つ、好ましくは複数の構成要素から自己に供給される媒体を集めるのに適した手段のことである。分配構成要素は、自己に導入される流体を少なくとも１つの手段、好ましくは複数の手段、特に流通手段に分配するのに役立つ。

他の好ましい１実施形態によれば、管区域が少なくとも１つの直線区域を有する。直線区域とは、実質的に直線と平行に延設される区域のことである。

他の好ましい１実施形態において、管区域は少なくとも１つの湾曲区域を有する。湾曲区域とは、何らかの仕方で直線推移または直線的推移から逸脱した区域、例えば所定角度だけの曲がり、所定の曲率半径だけの湾曲、等のことである。

他の好ましい実施形態において、管区域は少なくとも１つの捩れ区域を有し、すなわち管区域がその長手方向で回されまたは捩じられた区域を有する。さらに、捩れまたは曲げもしくは湾曲の組合せも可能である。例えば１区域はまずその長手方向で捩じられ、引き続き捩れ領域内で湾曲させることができる。

他の特別好ましい１実施形態において管区域は曲率半径の異なる少なくとも２つの湾曲区域を有する。例えば管区域のＯ形状またはＳ形状が考慮に値しよう。

最後に、直線区域と捩れ区域と湾曲区域との任意の組合せも、異なる曲率半径もしくは捩れ角度でも、可能である。

他の好ましい実施形態において複数の流れ接続区域と管区域を設けておくこともできる。それとは別に、複数の集合室および／または分配室を設けておくこともできる。例えば１つの集合室を１つの流れ接続区域と流れ接続しておくことができ、この流れ接続区域にやはり１つの管区域を続けることができ、この管区域に他の流れ接続区域と他の集合室または分配室が続く。この系列は任意に拡張または変更することができる。

好ましい１実施形態において第１もしくは第２流れ接続区域の数は管区域の数に等しい。

他の好ましい１実施形態において流通手段は冷媒を転送するための少なくとも１つの流れ通路、主に多数の流れ通路を有し、扁平管状の横断面である。

本発明の意味において扁平管状とは、横断面が実質的に長方形または楕円の形状であり、この長方形の長辺が短辺よりもかなり長く、もしくは半長軸が半短軸よりもかなり長いことである。

他の好ましい１実施形態において流通手段は、金属、特にアルミニウム、マンガン、ケイ素、マグネシウム、鉄、黄銅、銅、スズ、亜鉛、チタン、クロム、モリブデン、バナジウムおよびそれらの合金、特にケイ素含有量０％〜０．７％、マグネシウム含有量０．０％〜１％、好ましくは０．０％〜０．５％、特別好ましくは０．１％〜０．４％のアルミニウム展伸用合金、主にＥＮ‐ＡＷ３００３、ＥＮ‐ＡＷ３１０２、ＥＮ‐ＡＷ６０６０、ＥＮ‐ＡＷ１１１０、プラスチック、繊維強化プラスチック、複合材料を含む材料群から選択した少なくとも１種の材料から製造されている。

他のきわめて好ましい１実施形態において第１および／または第２流れ接続区域は所定の角度で捩じられている。この所定の捩れ角度は、流れ接続区域前の領域において扁平管状流通手段の扁平にされた領域に立てた垂線が接続区域後の流通手段の扁平にされた領域に立てた垂線とで成す角度から生じる。正の捩れ角度も負の捩れ角度も可能であり、前置符号の違いが捩れ回転方向の違いを示す。

他の好ましい１実施形態において捩れ角度は値が１０°〜１８０°、主に４５°〜１３５°、特別好ましくは８０°〜１００°である。

他の好ましい１実施形態において第１流れ接続区域の捩れも第２流れ接続区域の捩れも同じ捩れ方向で行われる。すなわち捩れ角度はその前置符号に関して互いに一致しており、その値に関しても実質的に互いに一致している。

他の好ましい１実施形態において第１、第２流れ接続区域の捩れは逆の捩れ方向で行われ、すなわち捩れ角度はその値が実質一致しているが、しかし前置符号が異なる。

他の好ましい１実施形態において管区域は数回捩じられている。他のきわめて好ましい１実施形態において管区域の少なくとも２つの捩れは同じ捩れ方向で行われ、すなわち捩れ角度は前置符号が同じである。

他の１実施形態において管区域の２つの捩れは異なる捩れ方向で行われ、すなわち捩れ角度は前置符号が異なる。

本発明の他の１実施形態において管区域の少なくとも２つの捩れの捩れ角度は実質的に同一または逆向きで同一である。

本発明の他の特別好ましい１実施形態において管区域の湾曲区域および／または捩れ区域は支持要素と結合されている。これは、管区域が少なくとも部分的に支持要素の周りで曲げられ、支持要素との接触箇所で例えばろう、接着剤等の結合材料によって支持要素に固定されていることによって行うことができる。

当然に他の例えば螺着、素材接合、形状接合または摩擦接合等の結合も考えられる。

他のきわめて好ましい１実施形態において、相互に断熱された複数、好ましくは２つの集合／分配室が設けられている。

断熱とは、関与する構成要素、つまり例えば分配室と集合室との間の熱伝達を完全にまたは少なくとも十分に防止する状態のことである。きわめて好ましい１実施形態において集合／分配室の断熱は、分配室と集合室を相互に離間させ、こうして室の間に空隙を形成することによって達成される。

他のきわめて好ましい１実施形態において分配室と集合室はブリッジ状手段によって離間保持される。

他の特別好ましい１実施形態において、分配室と集合室との間で断熱をもたらす材料が分配室と集合室の間に設けられ、分配室と集合室がこの材料を介して素材接合式に互いに結合される。

他の特別好ましい１実施形態において分配室および／または集合室は受容手段もしくは挿通手段を有し、受容手段の内側横断面は流通手段の外側横断面に実質一致している。その際流通手段の外側横断面は特別好ましくは受容手段の内側横断面よりも僅かに小さく、流通手段、好ましくは複数の流通手段は個々の受容手段に押し込むことができ、または受容手段に挿通することができる。受容手段は挿通手段として実施しておくこともでき、流通手段は受容手段に挿通して集合および／または分配室に押し込まれる。受容手段は複数の扁平管を受容できるように実施しておくこともできる。

他の好ましい１実施形態において受容手段は実質長方形または楕円形形状であり、これら実質長方形または楕円形受容手段の長辺面は分配手段、集合手段の長手方向に対して所定角度に配置されている。分配／集合手段の長手方向とは、分配／集合室が実質的に延びている方向のことである。

他のきわめて好ましい１実施形態においてこの所定角度は値が分配／集合室の長手方向の間で０°〜９０°、主に０°〜４５°、特別好ましくは０°〜１０°である。長手方向に対する受容手段の右回りの捩れが正の角度で表される。

他の好ましい１実施形態において複数の流通手段は実質的に互いに平行に配置されている。平行な配置とは、扁平管状流通手段の各扁平にされた部分が残りの流通手段の扁平にされた部分に対して実質平行であるということである。他のきわめて好ましい１実施形態において流通手段の間に冷却フィンが設けられており、これらの冷却フィンは貫流する空気もしくは周囲を流れる空気との熱交換を促進する。

他のきわめて好ましい１実施形態において流通手段の管区域と支持要素の管区域は少なくとも部分的に形状接合式および／または摩擦接合式に互いに結合されている。

他のきわめて好ましい１実施形態において、少なくとも部分的に形状接合式、摩擦接合式および／または素材接合式に支持要素および／または集合室および／または分配室と結合された枠手段が設けられている。

他の好ましい１実施形態において、集合室および／または分配室を気密かつ液密に少なくとも２つの室区域に仕切る少なくとも１つの分離手段が設けられている。この分離区域は例えば、分配室および／または集合室に押し込まれてこれとろう接、接着または類似の仕方で結合される壁とすることができる。

他のきわめて好ましい１実施形態において、一方の集合／分配室の少なくとも１つの室区域は少なくとも１つの接続手段を通して他方の集合／分配室の少なくとも１つの室区域と流れ接続されている。この接続手段は例えば、流体を通すのに適した管状要素とすることができる。

他のやはりきわめて好ましい１実施形態において分離手段は、冷媒が分離手段の領域において、分離手段と一体に実施された接続手段を通して他方の集合／分配室内に流れるように実施されている。こうして他方の集合／分配室内への冷媒の横流が達成される。

用語「横流」とは、冷媒の流れ方向が集合／分配手段の内部で特定路程範囲にわたって集合／分配室の長手方向から変化することである。

このような配置によって、冷媒が装置の全長に沿って直ちに広がるのでなく、まず第１区域において流通手段を通過し、次に第２区域において流通手段を逆方向に通過し、こうして十字向流を生じることが達成される。

特別有利な１実施形態において、貫流する空気から遠い方の第１区域がまず貫流させ、貫流する空気に近い方の区域が次に貫流させ、貫流する空気から遠い方の区域が再び貫流させ、最後には貫流する空気に近い方の区域が再び貫流させるように分離手段は配置される。

他の好ましい実施形態において、複数の分離手段の利用によって上記区域の幾つかを形成することもでき、こうして冷媒は一層頻繁に十字向流式に装置内に通すことができる。

他のきわめて好ましい１実施形態において分配室と集合室と流通手段と供給管路と排出管路は構造群を形成する構造要素である。複数のこのような構造群の直列接続によって任意の仕方で熱交換装置全体を寸法設計することが可能である。

本発明はさらに、空気流路と空気流制御要素と少なくとも１つの空気移送手段と１つのハウジングとを有し、このハウジングが少なくとも１つの熱交換装置を受容すべく準備され、またはこのような熱交換装置がハウジングの内部に配置されてなる特に自動車空調装置用空気交換装置に向けられている。

好ましくは本発明は、少なくとも１つの凝縮器と１つの圧縮機と１つの膨張弁と１つの集合器と少なくとも１つの熱交換装置とを有する特に自動車空調装置用の熱交換装置に向けられている。

本発明はさらに、熱交換装置用の流通手段、特に扁平管を製造するための方法であって、実質的に長手方向に延びる流通手段を製造するステップと、少なくとも１つの末端側第１流れ接続区域と少なくとも１つの末端側第２流れ接続区域を所定の捩れ角度だけ捩じるステップとを含む方法。

特別好ましい方法様式において、湾曲区域を生成するために流通手段が流通手段の長手方向に対して所定の曲げ角度だけ領域において湾曲される。曲げ角度は０°、３０°、４５°、６０°、９０°、１２０°、１８０°または任意の中間値を占める。長手方向または流通方向とは、非湾曲状態のときに流通手段が実質的に延びている方向のことである。

特別好ましくは流通手段が少なくとも１領域において捩じられ、捩れ角度が０°、３０°、４５°、６０°、９０°、１２０°、１８０°または任意の中間値を占める。

以下、付属する図面を基に本発明が実施例で詳しく説明される。

本発明に係る熱交換装置が図１に示してある。この装置は供給管路１と排出管路２とを有する。この供給管路とこの排出管路がそれぞれ分配室もしくは集合室に通じ、これらの室と流れ接続されている。しかし、供給管路も排出管路も同じ室に通じるようにすることも可能であり、その場合この室は分離手段によって２つの部分室に分割されている。

集合室もしくは分配室とは、長手方向で限定された容積要素のことである。この容積要素は装置の全長ｌに沿って延ばすことができるが、しかし例えば分離手段が設けられている場合には比較的短い長さを有することもできる。

符号７は流通手段であり、そこを流体は流れることができる。好ましくは複数のこれら流通手段（７、７’、７’’）が熱交換装置内に配置される。これら流通手段の間に冷却フィン１０が設けられている。これら冷却フィンはそれ自体（図示しない）鰓体を有し、鰓体は冷却フィンの周囲を流れる空気との熱交換をさらに促進する。冷却フィンのフィン密度はｄｍ（デシメートル）当り１０〜１５０フィン、好ましくはｄｍ当り２５〜１００フィン、特別好ましくはｄｍ当り５０〜８０フィンである。

鰓体は長さが１ｍｍ〜２０ｍｍ、好ましくは２ｍｍ〜１５ｍｍ、特別好ましくは３．５ｍｍ〜１２ｍｍである。多板条溝の幅は０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍ、好ましくは０．１ｍｍ〜０．４ｍｍ、特別好ましくは０．２ｍｍ〜０．３ｍｍである。

符号１１は枠手段であり、これは少なくとも部分的に形状接合式、摩擦接合式および／または素材接合式に集合室および／または分配室と結合されている。図１において流通手段は支持手段１２の周りに曲げられるように形成されている。この場合流通手段は長手方向に対して実質１８０°の角度だけ曲げられる。個々の流通手段は例えば特にろう、接着剤等の結合材料によって支持手段と結合される。しかしねじ結合、リベット結合または類似の結合を設けておくこともできる。

流通手段は実質扁平管状の横断面と、冷媒を転送するための１つの流れ通路もしくは多数の流れ通路とを有する。個々の流れ通路は実質円形または楕円形横断面を有する。個々の通路の横断面は０．２ｍｍ〜３ｍｍ、好ましくは０．５ｍｍ〜２．０ｍｍ、特別好ましくは０．８ｍｍ〜１．８ｍｍである。水力学的直径は０．１ｍｍ〜３ｍｍ、好ましくは０．４ｍｍ〜２ｍｍ、特別好ましくは０．８ｍｍ〜１．６ｍｍである。供給管路内の冷媒圧力と排出管路内の冷媒圧力との圧力比は１：１．５〜１：２０、好ましくは１：３〜１：１０、特別好ましくは１：４〜１：６である。

Ｌ方向に沿った個々の流通手段の間の距離は２ｍｍ〜３０ｍｍ、好ましくは５ｍｍ〜２０ｍｍ、特別好ましくは８ｍｍ〜１４ｍｍである。

支持手段１２は実質円形の横断面で構成されている。しかし別の横断面、例えば楕円形横断面、または稜を有する横断面を設けておくこともできる。支持要素の横断面は４ｍｍ〜２４ｍｍ、好ましくは６ｍｍ〜１８ｍｍ、特別好ましくは８ｍｍ〜１２ｍｍである。

好ましくは支持手段１２も単数もしくは複数の枠手段１１と少なくとも部分的に形状接合式、摩擦接合式および／または素材接合式に結合されており、結合材料として特にろう、接着剤等が考慮に値する。しかし単数もしくは複数の枠手段１１と支持手段１２との間にねじ結合、リベット結合または類似の結合を設けておくこともできる。

図１から明らかとなる本装置の高さｈは４００〜９００ｍｍ、好ましくは５００〜８００ｍｍ、特別好ましくは６５０〜７５０ｍｍである。

符号１３は、分配室を流れ密に仕切るのに役立つ分離手段である。好ましい１実施形態において分離手段１３は集合室および／または分配室に押し込まれ、引き続き集合室および／または分配室と結合され、結合材料としてろう、接着剤等が考慮に値する。

その際流れ密とは、このように密閉された室内を媒体が通過できないことを意味する。

図３は本発明に係る熱交換装置用の流通手段の略図である。

両方の矢印は流通手段内部での好ましい流体流れ方向を表す。符号２３、２３’は第１もしくは第２の末端側流れ接続区域を表す。符合２６は流通手段の管区域を表す。末端側流れ接続区域２３と末端側流れ接続区域２３’は、図から明らかとなるようにそれぞれ１回捩じられている。この図では捩れ角度９０°の捩れが設けられている。しかし９０°とは異なる捩れ角度も考えられる。図３では両方の流れ接続区域が同一方向に捩じられている。しかし、異なる方向で捩れを実施することも可能である。

符号２１は流通手段の湾曲区域を表す。流通手段の扁平にされた側は図示平面に垂直である。

符号２５、２５’は流通手段の管区域２６の他の捩れ区域を表す。捩れ区域２５内での捩れはマイナス９０°の捩れ角度、捩れ区域２５’内での捩れはプラス９０°の捩れ角度で行われる。しかしここでも、値に関しても前置符号に関しても別の捩れ角度が考えられる。

流通手段の幅ｂは２ｍｍ〜１２ｍｍ、好ましくは４ｍｍ〜８ｍｍ、まったく特別に好ましくは５ｍｍ〜７ｍｍである。

流体が実質的に長手方向に移動する扁平管区域と媒体が実質的に長手方向ｌとは逆に移動する扁平管区域との間の距離ｄは、０．１ｍｍ〜６ｍｍ、好ましくは０．８ｍｍ〜４ｍｍ、特別好ましくは１ｍｍ〜２ｍｍである。

特別好ましい１実施形態において前記管区域は接触しない。こうして両方の管の間で熱交換は防止される。断熱を可能とする媒体を両方の管区域２６ａ、２６ｂの間に取付けることも可能である。

他のきわめて好ましい１実施形態において冷却フィン１０は、それが流通手段２６の扁平側に沿って連続的に延設されるのでなく、やはり２つの冷却フィン列１０ａ、１０ｂに仕切られるように実施しておくこともできる。流通手段の厚さは０．１ｍｍ〜５ｍｍ、好ましくは０．３ｍｍ〜４ｍｍ、特別好ましくは０．８ｍｍ〜２ｍｍである。

図３ａは末端側流れ接続区域２３の領域における流通手段７の横断面の略図である。流通手段は１つ、好ましくは複数の流れ通路２７を有する。

さらに図３ａは捩れを具体的に示すのに役立つ。ここに示す例において流通手段の捩れは正のｚ軸の方向で左回りに９０°、つまり捩れ角度β‐９０°の回転が行われている。この定義において両方の末端側流れ接続区域２３、２３’の図示した捩れは値９０°の捩れ角度と負の前置符号、つまり‐９０°である。

図４は分配室もしくは集合室の略図である。分配室もしくは集合室は多数の受容手段３１もしくは３１’を有する。これらの受容手段は流通手段７を受容もしくは挿通するのに役立つ。これら挿通手段の内径は流通手段７の外側横断面に実質一致しており、好ましくはそれより僅かに大きい。製造時、流通手段の末端区域は受容手段３１もしくは３１’に押し込まれる。好ましくはその後、結合箇所は例えば締付壁３５、３５’の締付によって閉じられ、これにより流通手段が分配室もしくは集合室に圧入される。引き続き受容手段と流通手段は例えばろう、接着剤等によって結合される。

集合室もしくは分配室の流通手段と受容手段との間の締付結合は、二酸化炭素冷却器において必要な約３００バールまでの高い圧力も受容することができ、このように高い圧力においても流路がなお気密および／または液密であるという利点をもたらす。

好ましい１実施形態において集合室もしくは分配室内への流通手段の差込深さは末端側流れ接続区域の捩れによって限定される。しかし、流通手段を分配室もしくは集合室の底にまで押し込むことも可能である。差込深さは１ｍｍ〜１２ｍｍ、好ましくは３ｍｍ〜９ｍｍ、特別好ましくは４ｍｍ〜８ｍｍである。

個々の受容手段３１、３１’は受容室もしくは集合室の長手方向Ｌに沿って配置されている。すなわち、破線区間ｇで示唆したその長手方向が長手方向ｌとで成す角度は値が１０°以下、好ましくは実質０°である。しかし、長手方向に対して９０°までの別の角度で受容手段を配置することも可能である。

図４ａは図４のＡ‐Ａ線に沿った断面図である。符号３５、３５’は流れ接続区域を挟持するのに使用される締付壁である。符号３１はこの断面図において隙間として示した受容手段を示す。図４ａから明らかとなるように、流れ接続区域はほぼΩ形の横断面を有する。

図５は本発明に係る熱交換装置の平面図である。符号４、５は２つの集合室もしくは分配室を表す。好ましい１実施形態において両方の集合室、分配室は直接接触しているのでなく、相互に離間しており、そのことが符号８で示唆される。

好ましい１実施形態において両方の分配室もしくは集合室の間に設けられた空隙が両方の室の断熱をもたらす。しかし、両方の室を断熱材料、すなわち熱伝導係数の小さい材料で結合することも可能である。好ましい１実施形態において集合室および分配室の結合は腹板状分離手段１３を介して行われる。他の結合手段６は供給管路１および排出管路２を受容するのに役立つ。

他のきわめて好ましい１実施形態において分離手段１３は分配室および／または集合室を２つの分離された部分室に分割する。

分配室もしくは集合室は長手方向Ｌに沿った長さが１００〜８００ｍｍ、好ましくは３０〜６００ｍｍ、特別好ましくは４００〜５００ｍｍである。

図６は本発明に係る熱交換装置用の分離手段の略図である。この分離手段は穴４１と分離壁４３とを有する。好ましい１実施形態において分離手段は分配室もしくは集合室の準備された条溝に押し込まれる。分離手段は主に分配室もしくは集合室とろう接もしくは溶接され、または別の仕方で結合される。

図６ａには図６の分離手段が側面図で示してある。この図において分離壁４３は図示平面内に突出している。

図６ｂは図６の矢印Ｐに沿った分離手段の他の側面図である。この図で隠れる穴４１は破線で示してある。

図６ｃは集合／分配室に組込まれた分離手段１３を斜視図で示す。

分離手段により、冷媒は分配室もしくは集合室の全長にわたって個々の流通手段に分配されるのでなく、まず第１部分区域に達し、そこから流通手段を介して第２集合／分配室の相応する第１部分区域内に達することになる。そこから媒体は分離手段４３の穴４１を介して第１集合／分配室の第２室に流入し、最後に流通手段を介して第２集合室の第２部分に達する。

この経過が図５に略示されている。冷媒は供給管路１と破線で示した穴９とを介して符号ａとした室区域に流入する。そこから冷媒は流通手段を介して区域ｂに流入する。そこから冷媒は分離手段１３の穴４１を介して交差点状に区域ｃに流入し、そのことが図５に破線で示してある。区域ｃから冷媒は流通手段を介して区域ｄに達し、そこから冷媒は最後に破線の穴９’を介して排出管路２に供給される。

しかし別の好ましい実施形態において複数の分離手段を設けておくこともできる。こうして、冷媒を数回複数の分配／集合室区域に通すことが可能である。このような実施形態の利点は、本発明に係る装置の異なる熱交換領域に一層均一に分配されることにある。

また、好ましい１実施形態において分離手段を設けないこともでき、分配室と集合室は長手方向に延びる室全体によってそれぞれ形成される。明確にするために指摘しておくなら、集合室とは図３に示す容積全体のことではなく、それぞれ分離手段によって仕切られる個々の室区域にすぎない。分離手段は、冷媒流が一層好ましい仕方で熱交換装置の空気貫流面上に分配される利点をもたらす。

他の特別好ましい１実施形態において２つの分配室もしくは集合室が設けられている。これら両方の分配室もしくは集合室の少なくとも一方、好ましくは両方の集合室もしくは分配室の一方は、少なくとも１つ、好ましくは厳密に１つの分離手段を備えている。この分離手段が分配室もしくは集合室を２つの部分室に仕切る。分離手段を備えた分配室もしくは集合室はさらに供給管路と排出管路とを有する。両方の分配室もしくは集合室は好ましくは流通手段を介してのみ流れ接続されている。流通手段は冷媒を転送するための少なくとも１つの流れ通路、好ましくは多数の流れ通路を有し、特別好ましくは扁平管状横断面である。

１つの分離手段の代わりに複数の分離手段を設けておくこともできる。例えば供給管路と排出管路とを備えた分配室もしくは集合室は２つの分離手段を、別の分配室もしくは集合室は１つの分離手段を有することができ、この分離手段は好ましくは分配室もしくは集合室の長手方向で最初に指摘した分配室もしくは集合室の両方の分離手段の間にある。

供給管路と排出管路とを備えた分配室もしくは集合室内に一般にｎ個の分離手段を設け、別の分配室もしくは集合室内にはｎ‐１個の分離手段を設けておくことができ、分離手段はそれぞれ、分配室もしくは集合室の長手方向に沿って個々の分離手段が両方の集合室もしくは分配室に交互に配置されるように配置されている。こうして、流体をいかなる頻度で両方の分配室もしくは集合室の間を往復して送るのかを確定することができる。

図７はこの実施形態の略図である。符号４、５は両方の分配室もしくは集合室である。符号１、２は分配室もしくは集合室５に流体を導入するのに役立つ供給管路もしくは排出管路である。供給管路と排出管路は実質的に分配室もしくは集合室５の長手方向に沿って延びている。しかし、分配室もしくは集合室５または４の別の箇所に供給管路を設けることも可能である。それらは例えば、分配室もしくは集合室の長手方向に垂直に、例えば図面において下方にまたは図示平面から外にも延びるように実施しておくことができる。空間的要求条件に応じて別の延設方向も可能である。また、供給管路もしくは排出管路は分配室もしくは集合室５の下面に取付けておくこともできる。

符号１３は、分配室もしくは集合室５内にこの分配室もしくは集合室を２つの部分区域に仕切るように設けられる分離手段である。図７から明らかとなるように、この実施形態では両方の分配室もしくは集合室４、５の間に直接的接続部が設けられておらず、流れ接続部はこの場合個々の流通手段にわたって延設されている。供給管路に近い方の室区域と排出管路に近い方の室区域との間で集合／分配室５の長さ比が、図７に示した長さｌ_１、ｌ_２の比で示すように９：１〜１：９、好ましくは９：１〜１：３、特別好ましくは約２：１となるように、分離手段は配置されている。これらの寸法は、区域ごとの流体冷却の前もしくは後の凝縮度もしくは密度比に依存している。

図７と図７ａを参考に本装置内部の流れ方向を説明する。

供給管路１を通して流体はまず分配室もしくは集合室５の部分区域ａ内に達する。そこから流体は図７ａに示すように（図示しない）流通手段を介して分配室もしくは集合室４に流れ込む。この分配室もしくは集合室４内に分離手段が設けられていないので、流体は分配室もしくは集合室５の全長にわたって分布でき、そのことが文字ｂで示唆される。そこから流体はいまや逆方向で流通手段内を流れ、最後に分配室もしくは集合室５の符号ｃとした第２部分区域内に達する。そこから流体は排出管路２を介して排出できる。この配置の利点は周囲の媒体との熱交換が一層均一であることにある。

指摘しておくなら、本発明は図に示した実施形態に限定されているのでなく、さまざまな仕方で変更し拡張することができる。

本発明に係る熱交換装置の略図である。 図１による熱交換装置の斜視図である。 本発明に係る熱交換装置用の流通手段の略図である。 熱交換装置用の片側流れ接続区域の略平面図である。 本発明に係る熱交換装置用の集合室もしくは分配室の略図である。 図４のＡ‐Ａ線に沿った図である。 図１の図の平面図である。 図５の分離手段を斜視図で示す。 図５の分離手段を平面図で示す。 図５の分離手段を他の平面図で示す。 集合／分配室に組み込まれた図５の分離手段の斜視図である。 本発明に係る他の実施形態の略図である。 図７に示す実施形態における冷媒流れ方向の立体図である。

符号の説明

１ 供給管路
２ 排出管路
４、５ 分離室もしくは集合室
６ 結合手段
７、７’、７’’ 流通手段
１０ 冷却フィン
１１ 枠手段
１２ 支持手段
１３ 分離手段
２１ 湾曲区域
２３、２３’ 末端側流れ接続区域
２５、２５’ 捩れ区域
２６ 管区域
２７ 流れ通路
３１、３１’ 受容手段
３５、３５’ 締付壁
４１ 穴
４３ 分離壁

Claims (43)

1. 熱交換装置、特に自動車内で利用するための、特に少なくとも１つの成分として二酸化炭素（ＣＯ_２）を有する流体を冷媒として有する自動車空調装置内で利用するための熱交換装置であって、少なくとも１つの流体分配室もしくは集合室に通じる少なくとも１つの供給管路および排出管路と少なくとも１つの流通手段とを有し、この流通手段が、そこを通して流体が流通手段に流入しもしくは流通手段から流出する少なくとも１つの末端側第１流れ接続区域と、そこを通して流体が流通手段から流出しもしくは流通手段に流入する少なくとも１つの末端側第２流れ接続区域とを有し、第１流れ接続区域が少なくとも１つの管区域を通して第２流れ接続区域と流れ接続されているものにおいて、流れ接続区域の少なくとも１つが少なくとも１回捩じられており、第１または第２流れ接続区域が集合室と流れ接続されており、第２または第１流れ接続区域が分配室と流れ接続されていることを特徴とする熱交換装置。
2. 管区域が少なくとも１つの直線区域を有することを特徴とする、請求項１記載の熱交換装置。
3. 管区域が少なくとも１つの湾曲区域を有することを特徴とする、先行請求項の少なくとも１項記載の熱交換装置。
4. 管区域が少なくとも１つの捩れ区域を有することを特徴とする、先行請求項の少なくとも１項記載の熱交換装置。
5. 管区域が曲率半径の異なる少なくとも２つの湾曲区域を有することを特徴とする、先行請求項の少なくとも１項記載の熱交換装置。
6. 第１もしくは第２流れ接続区域の数が管区域の数に等しいことを特徴とする、先行請求項の少なくとも１項記載の熱交換装置。
7. 流通手段が冷媒を転送するための少なくとも１つの流れ通路、主に多数の流れ通路を有し、主に扁平管状の横断面であることを特徴とする、先行請求項の少なくとも１項記載の熱交換装置。
8. 流通手段が、金属、特にアルミニウム、マンガン、ケイ素、マグネシウム、鉄、黄銅、銅、スズ、亜鉛、チタン、クロム、モリブデン、バナジウム、ＥＮ‐ＡＷ３００３、ＥＮ‐ＡＷ３１０２、ＥＮ‐ＡＷ６０６０、ＥＮ‐ＡＷ１１１０等の合金、プラスチック、繊維強化プラスチック、複合材料を含む材料群から選択した少なくとも１種の材料から製造されていることを特徴とする、先行請求項の少なくとも１項記載の熱交換装置。
9. 少なくとも第１および／または第２流れ接続区域が所定の角度で捩じられていることを特徴とする、先行請求項の少なくとも１項記載の熱交換装置。
10. 捩れ角度の値が１０°〜１８０°、主に４５°〜１３５°、特別好ましくは８０°〜１００°であることを特徴とする、先行請求項の少なくとも１項記載の熱交換装置。
11. 両方の移行区域の捩れが同じ捩れ方向で行われることを特徴とする、先行請求項の少なくとも１項記載の熱交換装置。
12. 両方の移行区域の捩れが相反する捩れ方向で行われることを特徴とする、先行請求項の少なくとも１項記載の熱交換装置。
13. 管区域が数回捩じられていることを特徴とする、先行請求項の少なくとも１項記載の熱交換装置。
14. 管区域の少なくとも２つの捩れが同じ捩れ方向で行われることを特徴とする、先行請求項の少なくとも１項記載の熱交換装置。
15. 管区域の少なくとも２つの捩れが異なる捩れ方向で行われることを特徴とする、先行請求項の少なくとも１項記載の熱交換装置。
16. 管区域の少なくとも２つの捩れの捩れ角度が実質的に同一または逆向きで同一であることを特徴とする、先行請求項の少なくとも１項記載の熱交換装置。
17. 管区域の湾曲区域および／または捩れ区域が支持要素と結合されていることを特徴とする、先行請求項の少なくとも１項記載の熱交換装置。
18. 相互に断熱された複数の分配／集合室が設けられていることを特徴とする、先行請求項の少なくとも１項記載の熱交換装置。
19. 複数の分配／集合室を相互に離間させることによって断熱が行われることを特徴とする、先行請求項の少なくとも１項記載の熱交換装置。
20. 断熱を促進する材料を分配／集合室の間に設けることによって断熱が行われることを特徴とする、先行請求項の少なくとも１項記載の熱交換装置。
21. 分配／集合室が受容手段を有し、受容手段の内側横断面が流通手段の外側横断面に実質一致することを特徴とする、先行請求項の少なくとも１項記載の熱交換装置。
22. 受容手段が実質長方形形状であり、これら受容手段の長辺面が分配／集合手段の長手方向に対して所定角度に配置されていることを特徴とする、先行請求項の少なくとも１項記載の熱交換装置。
23. 角度の値が０°〜９０°、主に０°〜４５°、特別好ましくは０°〜１０°であることを特徴とする、先行請求項の少なくとも１項記載の熱交換装置。
24. 複数の流通手段が実質的に互いに平行に配置されていることを特徴とする、先行請求項の少なくとも１項記載の熱交換装置。
25. 流通手段の間に冷却フィンが配置されていることを特徴とする、先行請求項の少なくとも１項記載の熱交換装置。
26. 流通手段の管区域と支持要素［の管区域］（９頁下第２段落）が少なくとも部分的に形状接合式、素材接合式および／または摩擦接合式に互いに結合されていることを特徴とする、先行請求項の少なくとも１項記載の熱交換装置。
27. 少なくとも部分的に形状接合式、摩擦接合式および／または素材接合式に支持要素および／または集合／分配室と結合された枠手段が設けられていることを特徴とする、先行請求項の少なくとも１項記載の熱交換装置。
28. 集合室および／または分配室を気密かつ液密に少なくとも２つの室区域に仕切る少なくとも１つの分離手段が設けられていることを特徴とする、先行請求項の少なくとも１項記載の熱交換装置。
29. ２つの分配および／または集合室が設けられており、２つのうち少なくとも１つの分配および／または集合室を気密かつ液密に少なくとも２つの室区域に仕切る少なくとも１つの分離手段が設けられており、両方の分配および／または集合室が少なくとも一方の流通手段を介してのみ流れ接続されていることを特徴とする、先行請求項の少なくとも１項記載の熱交換装置。
30. 両方の集合および／または分配室の一方に、好ましくは分離手段を有する分配および／または集合室に、供給管路および排出管路が設けられていることを特徴とする、先行請求項の少なくとも１項記載の熱交換装置。
31. 供給管路および排出管路が、それらの配置されている分配室もしくは集合室の長手方向に実質沿って延びていることを特徴とする、先行請求項の少なくとも１項記載の熱交換装置。
32. 供給管路に近い方の区域の長さと排出管路に近い方の区域の長さとの比が９：１〜１：５、好ましくは５：１〜１：１、特別好ましくは約２：１となるように、分離手段が分配室もしくは集合室を仕切ることを特徴とする、先行請求項の少なくとも１項記載の熱交換装置。
33. 少なくとも１つの接続手段を通して分配室の少なくとも１つの室区域が集合室の少なくとも１つの室区域と流れ接続されていることを特徴とする、先行請求項の少なくとも１項記載の熱交換装置。
34. 少なくとも１つの接続手段を通して第１分配／集合室の少なくとも１つの室区域が第２分配／集合室の他の室区域と流れ接続されており、第１分配／集合室と第２分配／集合室が１直線上にはないことを特徴とする、先行請求項の少なくとも１項記載の熱交換装置。
35. 接続手段が分離手段の領域に設けられ、好ましくは分離手段と一体に構成されていることを特徴とする、先行請求項の少なくとも１項記載の熱交換装置。
36. 好ましくは一体に構成される複数の分離／接続手段が設けられ、冷媒の複数回の方向転換を引き起こすことを特徴とする、先行請求項の少なくとも１項記載の熱交換装置。
37. 分配室、集合室、流通手段、供給管路および排出管路が、構造群を形成する構造要素であることを特徴とする、先行請求項の少なくとも１項記載の熱交換装置。
38. 空気流路と空気流制御要素と少なくとも１つの空気移送手段と１つのハウジングとを有し、このハウジングが特に先行請求項の少なくとも１項記載の少なくとも１つの熱交換装置を受容すべく準備され、またはこのような熱交換装置がハウジングの内部に配置されてなる、自動車空調装置用空気交換装置。
39. 少なくとも１つの凝縮器と１つの圧縮機と１つの膨張弁と１つの集合器と先行請求項の少なくとも１項記載の少なくとも１つの熱交換装置とを有する特に自動車空調装置用の熱交換装置。
40. 熱交換装置用の流通手段、特に扁平管を製造するための方法であって、
    ‐実質的に長手方向に延びる流通手段を製造するステップと、
    ‐少なくとも１つの末端側第１流れ接続区域と少なくとも１つの末端側第２流れ接続区域を所定の捩れ角度だけ捩じるステップとを含む方法。
41. 湾曲区域を生成するために流通手段が流通手段の長手方向に対して所定の曲げ角度だけ領域において湾曲されることを特徴とする、請求項３０記載の流通手段製造方法。
42. 曲げ角度が０°、３０°、４５°、６０°、９０°、１２０°、１８０°または任意の中間値であることを特徴とする、請求項３０または３１の少なくとも１項記載の流通手段製造方法。
43. 流通手段が少なくとも１領域において捩じられ、捩れ角度が０°、３０°、４５°、６０°、９０°、１２０°、１８０°または任意の中間値であることを特徴とする、請求項３０、３１または３２の少なくとも１項記載の流通手段製造方法。
    
    

Images