JP2007532856A - 自動車用の熱伝達体 - Google Patents

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Abstract

【課題】 良好な伝達行動を示し、かつ安価で製造技術的に簡単に形成される、自動車用の熱伝達体、特に自動車の暖房設備または空調設備用の冷凍剤を冷却するためのクーラーを提供する。
【解決手段】 自動車のための熱伝達体、特に自動車の暖房設備または空調設備用の冷凍剤を冷却するためのクーラーである。冷凍剤のような第1の媒体のための流入開口部(18)と流出開口部(20)を有し、
2つの隔たった集合管装置(10、12)を形成する複数の集合管(22、24、26、28)を有する。これら集合管装置(10、12)の間に配置された複数の接続管(14a、14b、16a、16b)を有し、前記接続管は2つの集合管装置(10、12)を流れ技術的に接続するために、それぞれその一方の端部において一方の集合管装置(10)内へ連通し、その他方の端部において他方の集合管装置(12)内へ連通する。これら接続管(14a、14b、16a、16b)は、第1の媒体によって並列に貫流可能な、少なくとも2つの並んだ管列(30a、30bを形成するように、配置されており、前記管列はそれぞれ、集合管装置(10、12)の長手方向(10a、10b)に互いに連続する複数の接続管(14a、14b、16a、16b)によって形成され、前記接続管の間にそれぞれ、空気貫流(42)のための間隙(36a、38a、40a、36b、38b、49b)が形成される。集合管装置(10、12)の少なくとも1つが方向変換装置として、管列(30a、30b)の各々の中で第1の媒体の流れ方向が2つの集合管装置(10、12)の間で少なくとも1回方向変換されるように作用する。管列(30a、30b)内で、集合管装置(10、12)の間の流れ方向の交替の数が、同一である。
【選択図】図1

Description

本発明は、自動車用の熱伝達体ないし熱交換器と特に自動車の暖房設備または空調設備用の冷凍剤を冷却するためのクーラーおよびこの種の熱伝達体を有する自動車の客室を暖房および/または空調するための装置とこの種の熱伝達体を有する自動車に関する。
自動車の空調設備は、主として、冷凍剤循環を有している。冷凍剤として、最近二酸化炭素(CO)の使用が増えている。CO循環の低温出力は、決定的にガスクーラーによって定められる。この種のガスクーラーを形成する場合に、主として、これが高い温度においても圧力安定であって、わずかな内部体積を有し、かつ少ない重量を考慮しながら組込み空間を十分に利用することに留意される。出力を減少させる熱還流を最小限に抑えるために、この種のガスクーラーを設計し、ないしは自動車内に配置する場合に、冷凍剤貫流領域内の有意義な接続が判断基準となることができる。
本出願人の従来技術(たとえば、特許文献1を参照)は、クロスカウンターフロー接続が与えられている、ガスクーラーを開示している。この種の形態においては、互いに対して平行かつ隣接して配置されている、2つの集合管が設けられている。2つの集合管は、U字状に屈曲された多数のフラット管を介して接続されており、それらフラット管の自由端部がそれぞれ集合管の1つに連通している。これらフラット管は、集合管の長手方向に互いに連続しており、その場合に2つの隣接するフラット管の間にそれぞれ間隙が形成され、その間隙を通して空気が流れることができるので、フラット管内で案内される冷凍剤と流れる空気との間の熱伝達が可能にされる。フラット管パケットの同じ側に配置されている2つの集合管は、それぞれ、これら2つの集合管内にそれぞれ2つのチャンバが形成されるように、分割されている。一方の集合管の下方のチャンバは、移行片を介して他方の集合管の上方のチャンバと接続されている。この移行片は、ガスクーラーの任意の高さに配置することができ、貫流する冷凍剤の、空気とは反対の側から空気へ向いた側への、あるいはその逆のオーバーフローを許す。この形態の目的は、層状化された冷凍剤案内によって、すでに冷却された冷凍剤が暖かいエンジン還流によって再加熱されることを阻止することにある。
本出願人の他の従来技術(たとえば、特許文献2を参照)からは、4本の集合管を有し、そのうちの2本がそれぞれ対になって集合管装置を形成するように隣接して配置されている、ガスクーラーの形態が知られている。それによって形成される2つの集合管装置は、互いに対して隔たっており、かつ多数の接続管ないしガスクーラー管を介して流れ技術的に接続される。これらのガスクーラー管は、2つの隔たった平面内に延びており、ないしは2つの管列を形成する。これらは、それぞれほぼまっすぐに形成されており、それらの遠位の端部がそれぞれ2つの集合管装置の1つに、ないしは別体の集合管に連通している。従ってこの形態においては、特許文献1から知られたフォーク状管ないしU字状に屈曲されたフラット管の代りに、それぞれ2本の等しい長さの管が使用される。集合管内に、それぞれ2つの軸方向に互いに隔たったチャンバが形成される。ガスクーラー側においては、一方の集合管の下方のチャンバが移行片を介して他方の集合管の上方のチャンバと接続されている。接続管は、冷凍剤がまず端面平面全体を貫流し、次に移行片を通してその前またはその後ろに位置する端面平面に達するように接続されている。
上述した形態においては、面象限を互いに接続する移行片が必要である。この種の移行片の形成も取付けもコストがかかり、特に、象限の異なる温度が半田継目に付加的に負荷を与える場合に、非気密性をもたらす可能性がある。さらに、オーバーフローが狭い箇所を形成することがあり、それが冷凍剤側の圧力降下にマイナスの作用を及ぼす可能性があるので、その結果冷凍剤出力が低下する。さらに、オーバーフロー領域内で、低温出力のために1本から2本の管列が失われてしまう。パラレルフロー解決は、この構造によっては達成されない。
さらに他の従来技術(たとえば、特許文献3を参照)からは、2つの平行に配置されたフラット管列が形成されて、それらがそれぞれ2本の隣接する集合管を流れ技術的に接続する、熱交換器が知られている。集合管の流れ方向に隣接するフラット管の間で、それぞれの列内にそれぞれフィンが設けられており、それらのフィンを通して空気がフラット管の長手方向の広がりに対して横方向に熱伝達体を貫流することができる。供給部は、熱伝達体の同じ側において2つのフラット管列と接続されている。新しい空気へ向いた管列内で、流れ方向が1回交替し、新しい空気とは逆の側の管列内では、流れ方向が3回変化する。
ドイツ特許出願第10229973.0号 ドイツ特許出願第10252263.4号 欧州特許明細書EP0414433B1
本発明の課題は、良好な伝達行動を示し、かつ安価で製造技術的に簡単に形成される、自動車用の熱伝達体、特に自動車の暖房設備または空調設備用の冷凍剤を冷却するためのクーラーを提供することである。
本発明によれば、請求項1に記載の熱伝達体または請求項2に記載の熱伝達体あるいは請求項4に記載の熱伝達体が提案される。自動車の客室を暖房および/または空調するための、本発明に基づく装置が、請求項13の対象である。本発明に基づく自動車が、請求項14の対象である。好ましい形態が、従属請求項の対象である。
発明の実施の形態
好ましくは、各集合管装置は、少なくとも2本の集合管を有している。特に好ましくは、各集合管装置は各接続管列のため、ないしは各熱伝達体部分のために、それぞれ別体の集合管を有している。その場合に特に、それぞれ同一の集合管装置のこれら集合管の長手軸は隔たっており、特にたとえば互いに対して平行に延びている。集合管は、複数の別々の、かつ特に同心の集合管部分によって形成することもでき、それら集合管部分は、特に間隙を形成しながら、あるいはこの種の間隙なしで、軸方向に隔たっている。
特に優遇すべき形態においては、2つの集合管列ないし2つの熱伝達体部分が設けられており、その場合に2つの集合管列はそれぞれ2つの平行かつ互いに対して変位して配置された接続管を有している。その場合にそれぞれ一方の集合管内へ、一方の接続管列ないし一方の熱伝達体部分の接続管が連通し、それぞれ他方の集合管内へ他方の管列ないし他方の熱伝達体部分の接続管が連通している。従ってその場合に、特に4本の集合管が設けられている。
好ましくは、熱伝達体部分は、それぞれほぼ同一に形成されている。それらはその流入開口部および/または流出開口部の位置によって異なっており、その他は同一に形成することができる。その場合にもちろん、好ましくは、流入開口部および/または流出開口部の異なる位置は、それにもかわわらずそれらが−異なる熱伝達体部分に関して−互いに対応する領域ないしチャンバ内へ連通するようにされている。
接続管は、好ましくはそれぞれフラット管である。その場合に特に好ましい形態においては、そのそれぞれの−両方の−端部領域は、その間に位置する領域に対して回動され、ないしは捻られている。捻り角度は、それぞれ好ましくは10°と110°の間、特に好ましくは80°と100°の間にある。それは、たとえばほぼ90°である。
特に好ましい形態において、フラット管は回動され、ないしは捻られた端部領域において、それぞれ集合管内へ、その断面が−フラット管の長手軸に対して垂直に見て−ほぼ集合管の長手軸の方向に延びるように、連通する。特に好ましくは、フラット管は−回動され、ないしは捻られた端部領域を別にして−その端部領域の間において、その横断面の長い方の側が集合管の長手軸に対して垂直に延びている。
接続管、特にフラット管は、それがその内部に正確に1つの通路を形成するように、あるいは、その内部にそれぞれ複数の、特にそれぞれ平行な通路を形成するように、形成することができる。全部の接続管は、好ましくはつながってまっすぐに形成されている。特に好ましくは、全部の接続管は、互いに対して平行である。好ましい形態において、全部の接続管は、等しい長さである。好ましくはさらに、全部の集合管が、等しい長さである。集合管は、好ましくはそれぞれ円形の内側断面を有している。集合管は、たとえばそれぞれ、そのそれぞれの長手軸に関してほぼ回転対称に形成することができる。
それぞれの接続管列ないしそれぞれの熱伝達体部分の接続管は、好ましくはそれぞれの1つの平面内に配置されている。特に優遇すべき形態において、それによって定められる、異なる接続管列ないし熱伝達体部分の平面は、互いに対して平行かつ変位して配置されている。
異なる接続管列ないし熱伝達体部分は、好ましい形態においては互いに対して、接続管列に対して横方向に流れる空気が次々に、接続管の間に形成される、異なる接続管列ないし熱伝達体部分の間隙を通って流れるように、配置されている。特に、特に第2の熱伝達媒体を形成する空気が、次々とないしは列内で、異なる接続管列ないし熱伝達体部分を通って、特に接続管の外部で、流れるようにされる。従って特に、第2の熱交換媒体、特に空気が、熱伝達をもたらすために、第1の熱交換媒体、特に冷凍剤をクロスフローで通過するように案内される。
好ましくは、それぞれの接続管列ないしそれぞれの熱伝達体部分内に、それぞれ複数の接続管が平行に接続されている。これは特に、それぞれの接続管列内でこの種の接続管の複数が並列に貫流され、次に−特に逆の流れ方向において−同一の接続管列ないし同一の熱伝達体部分の他の接続管が、同様に並列に貫流されるようにすることができる。これは、接続管列ないし熱伝達体部分当たり、それぞれ平行に貫流される接続管の複数のグループが、対応づけられた集合管によって、互いに連続するグループの接続管がそれぞれ第1の媒体、特に冷凍剤によって逆の流れ方向に貫流可能であるように、列をなして接続されるようにすることができる。特に、第1の媒体が熱伝達体部分ないし接続管列の各々の中で蛇行して案内されるようにすることができる。
その場合に、方向変換ないし、それぞれ互いに連続する、逆の流れ方向の数は、好ましくは熱伝達体部分ないし接続管列内で同一である。それぞれ流れ方向に並列に貫流される接続管のグループを形成する、接続管の数は、それぞれの接続管列ないしそれぞれの熱伝達体部分内で下流方向に増大し、あるいは減少し、あるいは同一であるようにすることができる。
その場合にこの種のグループの2つまたはそれより多いものが、それぞれの熱伝達体部分ないしそれぞれの接続管列内で、列をなして接続されている。他の形態も、効果的である。
少なくとも1つの集合管装置内に、好ましくは分離壁が挿入されている。特に好ましくは、同じ集合管装置の異なる集合管内に、それぞれ少なくとも1つの分離壁が設けられている。この種の分離壁は、特に、それが、該当する集合管の長手方向に互いに連続する領域ないしチャンバを分離するような、分離壁である。また、2つの集合管列ないし該当する集合管内に、それぞれ1つの分離壁が設けられるようにすることもできる。それぞれ同一の集合管装置の集合管内にそれぞれ複数の、軸方向に隔たった分離壁を設けることもでき、その場合に特に好ましくは同じ集合管装置の異なる集合管内の分離壁の数は同一である。
好ましくは、互いに連続して逆方向に貫流される接続管グループの間に、熱的な分離が設けられている。そのために、たとえば、これらのグループ間の隣接する接続管のピッチないし間隔を、それぞれのグループの内部よりも大きくすることができる。
2つの、ないしは隣接する熱伝達体部分は、互いに対して、それらが互いに接触するように、配置することができる。それらは、たとえば、互いに半田付けすることができる。集合管と接続管によって形成されるシステムの内部では、好ましくは、一方の媒体、冷凍剤のような、第1の媒体のみが流れる。その場合に、空気のような、第2の熱交換媒体は、駆動中は好ましくは、特に接続管の長手方向の延びに対して横方向に、接続管の外側を通過する。本発明に基づく熱伝達体ないし熱交換器は、好ましくはガスクーラーないし自動車のための凝縮器である。熱交換器は、好ましくはアルミニウムからなる。
本発明によれば、さらに、請求項13に示す装置が提案される。
本発明によれば、さらに、請求項14に示す自動車が提案される。好ましくは、本発明に基づく熱伝達体は自動車内に、熱伝達体部分ないし管列によってそれぞれ形成される平面が、走行方向に対して横方向、特に垂直に位置するように、組み込まれる。好ましくはさらに、本発明に基づく熱伝達体のためにベンチレータが設けられており、それが駆動中に空気を、接続管の間に形成される間隙を通して移動させる。好ましくは、熱交換器は、自動車の内燃機関に関して、冷凍剤入口の領域が内燃機関からの温かい空気の還流によって、冷凍剤出口の領域よりも強く暖められるように、配置されている。
以下、図面を用いて、本発明の実施例を説明する。
図1は、第1の集合管装置10、第2の集合管装置12、多数の接続管14a、14b、16a、16bおよび、たとえば二酸化炭素(CO)のような第1の媒体のための流入開口部18と流出開口部20を有する、本発明に基づく熱伝達体ないし熱交換器の例を示している。
熱伝達体1は、好ましくは、自動車の空調設備または暖房のためのガスクーラーないし凝縮器として使用することができる。その場合に、このガスクーラーないし凝縮器が、好ましい形態においてはCOである、冷凍剤によって貫流されるようにすることができる。
集合管装置10、12は、それぞれ2本の集合管22、24ないし26、28を有している。第1の集合管装置10の集合管22、24および第2の集合管装置12の集合管26、28は、それぞれ対をなして、特にその長手軸22a、24aないし26a、28aが平行かつ隔たって延びるように、隣接して配置されている。さらに、長手軸22a、224aが長手軸26a、28aに対して平行に配置されており、ないしは第1の集合管装置10の長手軸10aが、第2の集合管装置12の長手軸12aに対して平行に配置されている。
熱伝達体1は、2つの管列30a、30bを有している。これらの管列30a、30bは、それぞれ多数の接続管14a、16aないし14b、16bによって形成され、それらは−集合管装置10、12の長手方向10a、12aに見て−互いに連続しており、その場合にこれらの接続管14a、16aないし14b、16bの長手軸は、互いに対して平行に整合されている。
管列30aは、管列30bに隣接して配置されており、その場合に第1の管列30aの複数ないし全部の接続管14a、16aが、それぞれ第1の集合管装置10の第1の集合管22を第2の集合管装置12の第1の集合管26と接続し、かつその場合に第2の管列30bの複数または全部の接続管14b、16bが、それぞれ第1の集合管装置10の第2の集合管24を第2の集合管装置12の第2の集合管28と接続する。管列30aないし30bに属する接続管は、1つの平面内に位置している。複数または全部の接続管14a、14b、16a、16bの長手軸は、集合管装置10、12の長手軸10a、12aに対してそれぞれ垂直に延びている。
接続管14a、14b、16a、16bないし管列30a、30bは、図1に示す形態においては、大体において、図3aを用いて説明ないし図示するような形式に従って配置されている。その場合に特に、フィンないし波形フィン70が設けられている。しかしまた、この形態を、特に他の形式で、たとえば図3bを用いて、あるいは図3cを用いて説明ないし図示するように、設けることもできる。従って特に、管列30a、30bが、特に集合管装置10、12の長手方向に見て、量t/2(半ピッチ)だけ変位して配置されるようにすることができる。その場合に、それぞれ一貫した共通の波形フィン70(図3aを参照)の代りに、それぞれ2つの分離された波形フィン70a、70b(図3b)を設けることもできる。しかしまた、それぞれ共通の段付きの波形フィン70を設けることもできる(図3cを参照)。
接続管14a、14b、16a、16bは、それらの両方の端部の間でまっすぐに形成され、フラット管として形成されている。それぞれのフラット管の主要延び方向を通って広がる平面は、それぞれ集合管装置10、12の長手軸10a、12aに対してそれぞれ垂直に延びている。
フラット管のそれぞれ対置される端部領域は、もちろん、好ましい形態においては、該当するフラット管の長手軸を中心に、特に好ましくは90°回動されているが、異なる回動角度を与えることもできる。回動角度が90°になる形態においては、好ましくは、これら端部の主要延び方向は−それぞれのフラット管の長手軸に対して垂直の断面において−長手軸10a、12aの方向に位置している。これらの端部の間において、複数ないし全部のフラット管の該当する主要延び方向は、−すでに説明したように−集合管装置10、12の長手軸10a、12aに対してほぼ垂直である。これが、集合管10、12のより小さい(内側の)横断面を実現することができる、という利点を有している。すなわち、たとえば、EP0814433B1の図14と15に示す形態においては、フラット管の内径が内側へ向かってフラット管幅によって制限されているが、これは本発明によれば、必ずしもそうなる必要はない。しかし、本発明によれば、集合管のそれぞれの内径は、フラット管幅よりも大きくすることもできる。
複数ないし全部の集合管22、24、26、28は、好ましい形態においては、特に一貫して、円形の内側断面を有している。特に好ましくは、そのジャケットも、円形ないし円筒状に形成することができる。
これらの接続管14a、16a、14b、16bは、特に、好ましくはそこにそれぞれ設けられている開口部が端面に配置されるように形成することができる、それぞれの対置される端部(接続管の)において、それぞれ集合管装置10、12内へ挿入されているので、2つの集合管装置10、12は、それぞれ接続管14a、16a、14b、16bの各々を介して流れ技術的に接続されている。接続管14a、16aは、一方では、第1の集合管装置10の第1の集合管22内へ、そして他方では、第2の集合管装置12の第1の集合管26内へ連通し、接続管14b、16bは、一方では、第1の集合管装置10の第2の集合管24内へ、他方では、第2の集合管装置12の第2の集合管28内へ連通している。そのためにそれに応じた開口部が集合管のジャケット面に形成されており、それら開口部は、好ましい形態においてはそれぞれスリット形状であって、特に好ましくは該当する集合管の長手方向に延びている。また、この種のスリットを、複数の集合管の端部を収容することができるような寸法に設計することもできる。しかし、好ましくは各スリットが正確に1つの接続管を収容するようにすることもできる。接続管14a、16a、14b、16bは、これらの領域内でそれぞれ該当する集合管22、24、26、28ないし集合管装置と結合され、特に半田付けされ、好ましくは硬質半田付けされている。
2つの回動され、ないし捻られた端部領域32ないし34と、これらの端部領域の間に位置する領域との間の−それぞれの−移行領域は、たとえばストッパとして用いることができる;換言すると、接続管14a、16a、14b、16bは、それらの端部32、34において、それぞれ集合管内へ、これらの端部の間に位置する、端部に対して回動され、ないしは向きを反転された領域が、それぞれ該当する集合管に当接するまで、挿入することができる。従ってこれらの移行領域は、組立て補助を形成する。端部は、もちろん、上述した主旨でストッパまで来ないように、挿入することもできる。
第1の管列30のそれぞれ隣接する接続管14a、16aの間に、それぞれ空気流のための間隙36a、38a、40aが形成される。同様にして、第2の管列30bのそれぞれ隣接する接続管14b、16bの間にそれぞれ空気流のための間隙36b、38b、40bが形成される。従って熱伝達体1は、接続管14a、16a、14b、16bの長手方向に対して横方向に、空気によって貫流されることができるので、接続管14a、16a、14b、16bを通って流れる媒体と、間隙36a、38a、40a、36b、38b、40bを通って流れる空気との間の領域内で、熱を伝達することができる。流れる空気とその流れ方向が、図1に矢印端部ないし矢印42によって図式的に示唆されている。間隙36a、38a、40a内に、好ましくはフィンが配置されている。これらは、空気の流れ方向に空気によって貫流されることができる。
第1の集合管装置10の第1の集合管22、第2の集合管装置12の第1の集合管26およびこれらの集合管22、26内へその端部において連通する接続管14a、16aが、熱伝達体1の第1の熱伝達体部分ないし第1の部分クーラー44aを形成する;同様にして、第1の集合管装置10の第2の集合管24、第2の集合管装置12の第2の集合管28およびこれらの集合管24、28内へその端部において連通する接続管14b、16bが、熱伝達体1の第2の熱伝達体部分ないし第2の部分クーラー44aを形成する。これらの熱伝達体部分44a、44bは、空気流れ方向42に相前後して配置されており、その場合に特に好ましい形態においては、第1の熱伝達体部分44aの間隙36a、38a、40aが、第2の熱伝達体部分の間隙と一直線に並んでいる。
集合管22、24、26、28の長手方向に見て、熱伝達体1は上と下にそれぞれ終端プレート46、48を有している。終端プレート46、48は、たとえば、接続管の配置を、−その長手方向においてもそれに対して横方向においても−ほぼ覆うものであることができる。それらは、特に2つの接続管列を覆うことができる。それらはまた、付加的に集合管の上ないし下を覆うものであることもできる;しかしそれら終端プレートは、それぞれ端部側に終端プレート46、48とは異なる閉鎖部を有することもできる。終端プレート46、48は、たとえば、金属薄板によって形成することができる。
1本ないし複数本の集合管22、24は、それぞれ少なくとも1つの分離壁50、52を有している。この種の分離壁50、52によって、それぞれの集合管22ないし24内に種々のチャンバ54、56ないし58、60を形成することができる。これは特に、分離壁50ないし52が、該当する集合管の軸方向に隣接して配置されているチャンバ54、56ないし58、60を分離するようにすることができる。
分離壁50、52は、たとえば−図1に示すように−流入側ないし冷凍剤流入側ないしそこに配置されている1本または複数本の集合管22、24上に設けることができ、ないしは、COのような、第1の媒体を流入させるための流入開口部が配置されている、集合管内に設けることができる。
図1によれば、冷凍剤流入側に位置する、2つの集合管22、24が、それぞれ分離壁50、52を有している;特に、第1の集合管配置のすべての集合管22、24がそれぞれ分離壁50、52を有することもできる。
同じ集合管装置10の異なる集合管ないし2つの集合管22、24内に配置されている、分離壁50、52は、面積ないし容積が等しい領域を画成するように、位置決めすることができる。これは特に、集合管22、24の一方22の中に、そこに位置決めされている分離壁50によって画成される領域が、2つの集合管22、24の他方24の中に、そこに設けられている分離壁52によって画成される領域と、面積ないし容積が等しい、とすることができる。その場合に特に、これら2本の集合管22、24が、等しい長さである。この種の分離壁50、52の位置に関係なく、同一の集合管装置10ないし12の集合管22、24ないし26、28が等しい長さであることもできる。好ましい形態においては、さらに、すべての接続管14a、14b、16a、16bが等しい長さである。
−図1に示すように−集合管22、24、26、28−および特にそれぞれ隣接する集合管22、24ないし26、28−が、その端部において互いに一直線になるようにすることができる。
図1に示す形態において、第1の集合管装置10の、冷凍剤流入側に位置する(2つの)集合管22、24は、それぞれ分離壁50、52を有しており、それらが「温かい」ゾーンと「冷たい」ゾーンを分離する。2つの分離壁は、そこで、面積ないし容積の等しい領域を画成する。また、分離壁50、52が異なる領域またはわずかに異なる領域を画成することもできる。すなわち、たとえば、新しい空気へ向いた領域を1から3本のフラット管ないし接続管だけ異なるように形成することもできる。しかし、分離壁50、52が、同一の集合管装置10の集合管22、24の、分離壁によって互いに分離される領域内に、それぞれ同一の数の接続管が連通するように位置決めされていると、特に効果的である。
流入開口部18を通して流入する冷凍剤は、そこで好ましくは、150℃から180℃の領域にある、流入温度を有している。接続管に対して横方向に流れる空気によって、この冷凍剤が流れルートに沿って冷却される。これは、たとえば、冷凍剤の流出温度が、流入温度の約50から140ケルビン下にあるように、行うことができる。たとえば、流入温度は約180℃であり、流出温度は約45℃であることができる。
熱伝達体の流入開口部18は、共通の流入開口部を形成し、次に−流れ方向に−2つの熱伝達体部分44a、44bへ分割された媒体が、その流入開口部を通って流入する。2つの熱伝達体部分44a、44bへ流入するために、流入開口部18の下流側に、第1の集合管装置10の第1の集合管22内の、図示されていない流入開口部と、第1の集合管装置10の第2の集合管24内の、図示されていない流入開口部が設けられている。同様に、熱伝達体1の流出開口部20は、共通の流出開口部を形成し、その場合に第1の集合管装置10の第1の集合管22内と、第1の集合管装置10の第2の集合管24内に、それぞれ図示されていない流出開口部が設けられており、それらは流出開口部20の上流側に設けられている。
媒体は、図1に示す形態においては、ここで第1の集合管装置10の一方の側に位置する流入側において、再びまた流出するように、案内される;熱伝達体1の流入側と流出側が異なる側に位置するようにすることも可能であって、従ってたとえば、流入側は第1の集合管装置10の側に、流出側は第2の集合管装置12の側に位置し、その場合には流出開口部は第2の集合管装置12の第1の集合管26と第2の集合管28内に設けられており、この流出開口部の下流側において共通の流出開口部20が第2の集合管装置12の側に位置している。
流入開口部18および流出開口部20の領域内に、それぞれ、流入ないし流出する媒体のためのフランジないし流体接続片62、64が設けられており、その中に流入開口部18ないし流出開口部20が設けられている。
図1に示す形態においては、両方ないし一方の集合管装置−ないしそれぞれその集合管−が、方向変換装置として作用する。
2つの管列30a、30bの冷凍剤が熱伝達体1をその幅で貫流した後に、冷凍剤は2つの対向する集合管26、28内で方向変換されて、それによってその後流入側で熱伝達体1を再び離れることができる。
しかしまた、媒体ないし冷凍剤を複数の分離壁の使用によって蛇行して案内することができる。これが、たとえば、冷凍剤の入口と出口が対角線状に位置決めされることを、もたらすことができる。一部は第1の集合管装置の集合管内に、そして一部は第2の集合管装置の集合管内に位置決めすることができる複数の分離壁を、冷凍剤が再び流入側で流出するように配置することもできる。
また、温かいゾーンと冷たいゾーン、ないし等しい熱伝達体部分ないしそれぞれ等しい管列のそれぞれ隣接する、逆方向に貫流される接続管の間に、熱分離が与えられているようにすることもできる。これは、たとえば、集合管が、仕切壁が設けられる箇所において他のピッチを有しているので、そこではフィンが1つまたは各接続管列ないしフラット管列の(それぞれ2つの)隣接する接続管ないしフラット管の1つだけに半田付けされていることによって、得られる。
隣接する接続管ないしフラット管のピッチないし間隔は、それぞれ等しくすることができる。その場合に、1つないし複数の冷たいゾーンと1つないし複数の温かいゾーンとの間の移行領域内で熱的な分離を得るために、それぞれ同じ接続管列30a、30bの隣接する、異なる方向に貫流される接続管の間に、より大きい間隔が与えられるようにすることができる。集合管装置の長手軸10a、12aの方向における全部のフィンの広がりが等しいようにすることができる。これらのフィンは、たとえばそれぞれ(長手方向10a、12aに見て)隣接する接続管と半付けすることができる。また、フィンがそれぞれ2つの熱伝達体部分にわたって延びるようにすることもできるので、それぞれ隣接する接続管の間にそれぞれ、2つの熱伝達体部分ないし2つの管列30a、30bに共通のフィンが設けられている。
熱的な分離が設けられている限りにおいて、熱的に分離するために隣接する接続管のより大きい間隔が与えられている領域内で、そこに配置されている1つまたは複数のフィンがそれぞれ長手方向10a、12aに隣接する接続管の1つだけに半田付けされるようにすることができる。
フィンは、接続管列30a、30b内でそれぞれ上方の終端プレート46と、長手方向10a、12aに隣接する接続管14aないし14bの間にも設けることができる。さらに、フィンは、接続管列30a、30b内でそれぞれ下方の終端プレート48とそれぞれの接続管列の、長手方向10a、12aに隣接する接続管14aないし14bとの間にも、設けることができる。
好ましい形態においては、2つの熱伝達体部分44a、44bを有する熱伝達体1は、一体的に形成されており、ないしは一体的な部分になるように結合されている。好ましい形態においては、熱伝達体を半田構造として形成することができる。
分離壁50、52によってチャンバ54、56、58、60に分割されている集合管の代りに、軸方向に隔たった、ないしは互いに連続する、別々の集合管部分を設けることもでき、その場合に好ましくは、この種の集合管部分の横断面は同一であって、かつこれらは同心に配置されている。
図1に示す形態においては、それぞれ同じ熱伝達体部分44a、44b内で、流入側には流出側よりも少ない、(同じ流れ方向に)平行に貫流される接続管が設けられている。
熱伝達体部分44a、44bは、図1に示す形態においては、特にそれぞれの熱伝達体部分44a、44bの流入開口部と流出開口部の間の流れガイドに関して、それぞれ等しく形成されている。フィンも、−特に共通のフィンが設けられていない場合に−、2つの熱伝達体部分44a、44b内に等しく形成し、かつ配置することができる。等しい流れ方向は、所定の適用場合において、流れ技術的な利点を有することができる。特に好ましくは、2つの熱伝達体部分を等しく形成することができ、それが流れ技術的に効果的であって、しかも特に異なるように形成される部品の多様性を減少させることができる。しかし、2つの熱伝達体部分のそれぞれの流入開口部および流出開口部は異なるように、特に異なる高さに、かつ/または集合管の長手軸を中心に回動されて、それに応じたチャンバへ連通するように、位置決めできることに、注意しなければならない;しかしまた、それらを同じように形成することもできる。
特に図1に示す形態において、第1の媒体、特に冷凍剤は、第1の集合管装置10内へ流入する場合に、少なくとも2つの部分流に、好ましくは、第1の管列30aと第2の管列30bの接続管14a、16aないし14b、16b、特にフラット管への、正確に2つの部分流に分割される。これは特に、この分割が第1の媒体を流入させるための接続片62によってもたらされるようにすることができる。たとえばそのために、接続片62が少なくとも1つの流入開口部と少なくとも2つの流出開口部を有するようにすることができ、その場合にこれら流出開口部の一方を介して第1の集合管装置10の第1の集合管22の内部との流れ接続が形成され、かつその場合にこれら流出開口部の他方を介して第1の集合管装置10の第2の集合管24の内部との流れ接続が形成される。集合管22、24への媒体の流入を可能にする、然るべき開口部が、集合管22、24に設けられている。その場合に、第1の媒体の体積流は、たとえば50%:50%の比で分割することができる;しかしまた異なる比も効果的である。
冷凍剤は、−好ましくは最も温かいゾーンの位置を考慮しながら−フランジを介して2つの管列内へ同時に流入する。
図1に示す熱伝達体1は、−特に2つの幅狭のフラット管列を使用することによって、かつ/または肉薄の集合管を使用することによって−わずかな重量を有している。コストのかかる移行片は省かれ、半田安全性が向上される。冷凍剤側の圧力降下が減少される。すべてのフラット管が、低温出力に寄与し、それが出力向上をもたらす。
図2は、図1に示す形態に対する流れガイドを図式的に示している。
図2から、第1の媒体が第1の集合管装置10内へ流入する場合に、第1の管列(30a)および第2の管列(30b)のフラット管ないし接続管14a、16aないし14b、16bへの2つの部分流に分割されることも、理解される。
図3a、3bおよび3cは、−それぞれ部分的な断面図において−管列30a、30bないしその相対配置のための実施形態の例ないし、管列の接続管の間に配置されているフィンの形態についての実施形態の例を示している。図3aから3cに示すこの形態は、本発明に基づく形態において、特に図1ないし図2に示す形態における好ましい展開において与えられる。それについて、フィンないし接続管の数(列当たり)は、通常、図3aから3bに図式的ないし部分的に示されているよりも多く、ないしはずっと多いことに注意すべきである。
図3aから3cに示す形態において、波形フィンないしフィン70は、間隙36a、36bないし38a、38bないし40a、40b内に、好ましくは管列30a、30bのそれぞれ隣接する接続管14a−14aないし14a−16aないし16a−16aなしい14b−14bないし14b−16bないし16b−16bの間に与えられているすべての間隙36a、36b、38a、38b、40a、40b内に位置決めされている。
図3aから3bに示す形態において、特に、第1の管列30aのピッチtは第2の管列30bのピッチtに相当し、かつ特に好ましくはそれぞれ一定である。また、それぞれの管列30a、30b内の互いに連続する、逆方向に貫流される接続管14a−16aないし14b−16b間でこれらの接続管の異なる間隔ないし異なるピッチが設けられるようにすることもできる。この異なる間隔ないし異なるピッチは、たとえば熱的に分離するために、それぞれ同一の管列30a、30bの残りの、それぞれ隣接する接続管の間よりも、大きくすることができる。
図3aから3bにおいて、それぞれの矢印は、空気の(好ましい)流れ着く方向を示している。なお、図において同一の参照符号は、互いにほぼ相当する部分を示すものである。
図3aは、隣接する管列30a、30bの接続管が互いに対してほとんど変位されずに配置されている形態の例を示している。管列30a、30bの長手方向に対して垂直に見て、第1の管列30aの各接続管14aないし16aに隣接して、第2の管列30bの接続管14bないし16bが配置されている。これに関してはもちろん、2つの管列内の接続管の数を異ならせることもできるので、第1の管列30aの各接続管14aないし16aの隣りに第2の管列30bの接続管14bないし16bが配置されていないこともあり得ることに、注意しなければならない。図3aに示す形態においては、接続管14a、14bないし16a、16bはフラット管として形成されており、その場合に異なる管列30a、30bの隣接するフラット管は、ほぼ同じ平面に配置されている。
フィン70は、図3aに示す形態においては、2つの管列30a、30bのために共通ないしつながったフィン70である。従って、フィン70はそれぞれ、第1の管列30aの隣接する接続管14aないし16aの間および第2の管列30bの隣接する接続管14bないし16bの間に延びており、その場合に特に、これらのフィン70は一体的に形成されている。
図3bは、管列30a、30bが互いに対して半ピッチt/2だけ変位して配置されている形態を示している。図3bに示す形態において、管列30a、30bのために別々の、ないしは異なる波形フィンないしフィン70a、70bが設けられている。
図3cに示す形態においては、管列30a、30bは−図3bに示す形態におけるように−互いに対して半ピッチt/2だけ変位している。図3cに示す形態は、図3bに示す形態とは、大体において、管列30a、30bのために異なる波形フィンないしフィン70a、70b(図3bを参照)の代りに、共通の、段付きの波形フィンないしフィン70が設けられていることによって、異なっている。
本発明に基づく熱伝達体の例を図式的な表示で示している。 図1に示す形態における冷凍剤の流れ案内を原理的な図式で示している。 図3aは、管列と波形フィンの第1の形態と配置の例を示しており、図3bは管列と波形フィンの第2の形態と配置の例を示しており、第3cは管列と波形フィンの第3の形態と配置の例を示している。
符号の説明
1 熱伝達体、ガスクーラー
10 第1の集合管装置
10a 10の長手軸
12 第2の集合管装置
12a 12の長手軸
14a 接続管ないしフラット管
14b 接続管ないしフラット管
16a 接続管ないしフラット管
16b 接続管ないしフラット管
18 流入開口部
20 流出開口部
22 集合管
22a 22の長手軸
24 集合管
24a 24の長手軸
26 集合管
26a 26の長手軸
28 集合管
28a 28の長手軸
30a 第1の管列
30b 第2の管列
32 14a、14b、16a、16bの第1の端部領域
34 14a、14b、16a、16bの第2の端部領域
36a 14aと14aの間の間隙
36b 14bと16bの間の間隙
38a 14aと16aの間の間隙
38b 14bと16bの間の間隙
40a 16aと16aの間の間隙
40b 14bと16bの間の間隙
42 矢印、流れ方向
44a 1の第1の熱伝達体部分
44b 1の第2の熱伝達体部分
46 終端プレート
48 終端プレート
50 22内の分離壁
52 24内の分離壁
54 22内の第1のチャンバ
56 22内の第2のチャンバ
58 24内の第1のチャンバ
60 24内の第2のチャンバ
62 媒体を流入させるためのフランジないし接続片
64 媒体を流出させるためのフランジないし接続片
70 波形フィン
70a 波形フィン
70b 波形フィン

Claims (14)

  1. 自動車のための熱伝達体、特に自動車の暖房設備または空調設備用の冷凍剤を冷却するためのクーラーであって、
    冷凍剤のような第1の媒体のための流入開口部(18)と流出開口部(20)を有し、
    2つの隔たった集合管装置(10、12)を形成する複数の集合管(22、24、26、28)を有し、かつ
    これら集合管装置(10、12)の間に配置された複数の接続管(14a、14b、16a、16b)を有し、前記接続管は2つの集合管装置(10、12)を流れ技術的に接続するために、それぞれその一方の端部において一方の集合管装置(10)内へ連通し、その他方の端部において他方の集合管装置(12)内へ連通し;
    これら接続管(14a、14b、16a、16b)は、第1の媒体によって並列に貫流可能な、少なくとも2つの並んだ管列(30a、30bを形成するように、配置されており、前記管列はそれぞれ、集合管装置(10、12)の長手方向(10a、10b)に互いに連続する複数の接続管(14a、14b、16a、16b)によって形成され、前記接続管の間にそれぞれ、空気貫流(42)のための間隙(36a、38a、40a、36b、38b、49b)が形成され、
    集合管装置(10、12)の少なくとも1つが方向変換装置として、管列(30a、30b)の各々の中で第1の媒体の流れ方向が2つの集合管装置(10、12)の間で少なくとも1回方向変換されるように作用する、自動車のための熱伝達体において、
    管列(30a、30b)内で、集合管装置(10、12)の間の流れ方向の交替の数が、同一であることを特徴とする、自動車のための熱伝達体。
  2. 特に請求項1に記載の、自動車のための熱伝達体、特に自動車の暖房設備または空調設備用の冷凍剤を冷却するためのクーラーであって、
    冷凍剤のような、第1の媒体のための流入開口部(18)と流出開口部(20)を有し、
    2つの隔たった集合管装置(10、12)を形成する、複数の集合管(22、24、26、28)を有し、かつ
    これら集合管装置(10、12)の間に配置された複数の接続管(14a、14b、16a、16b)を有し、前記接続管は2つの集合管装置(10、12)を流れ技術的に接続するために、その一方の端部において一方の集合管装置(10)内へ連通し、その他方の端部において他方の集合管装置(12)へ連通し;
    これら接続管(14a、14b、16a、16b)は、第1の媒体によって貫流可能な、少なくとも2つの並んだ管列(30a、30b)を形成するように、配置されており、前記管列はそれぞれ、集合管装置(10、12)の長手方向(10a、10b)に互いに連続する複数の接続管(14a、14b、16a、16b)によって形成され、前記接続管の間にそれぞれ空気貫流(42)のための間隙(36a、38a、40a、36b、38b、40b)が形成され、
    集合管装置(10、12)の少なくとも1つが、管列(30a、30b)の各々の中で、第1の媒体の流れ方向が2つの集合管装置(10、12)の間で少なくとも1回方向変換されるように、方向変換装置として作用する、自動車のための熱伝達体において、
    第1の媒体は、第1の集合管装置(10)内へ流入する際に、第1の管列(30a)と第2の管列(30b)の接続管(14a、16aないし14b、16b)、特にフラット管への2つの部分流に分割されることを特徴とする、自動車のための熱伝達体。
  3. 集合管装置(10、12)の各々が、異なる接続管列(30a、30b)のために互いに異なる集合管(22、24、26、28)を有していることを特徴とする請求項1と2のいずれか1項に記載の熱伝達体。
  4. 第1の熱伝達体部分(44a)と第2の熱伝達体部分(44b)が、それぞれ;
    −流入開口部と流出開口部;
    −2つの隔たった集合管(22、26ないし24、28);および
    −集合管(22、26ないし24、28)の長手方向(22a、26aないし24a、28a)に互いに連続する多数の接続管(14a、16aないし14b、16b)であって、前記接続管は集合管(22、26ないし24、28)の間に流れ接続を形成するために、それぞれその一方の端部において一方の、その他方の端部において他方の集合管(22、26ないし24、28)に連通し、その場合に集合管長手方向(22a、26aないし24a、28a)に互いに連続する接続管(14a、16aないし14b、16b)が、接続管(14a、16aないし14b、16b)に対して横方向に流れる空気流(42)のためのそれぞれの間隙(36a、38a、40aないし36b、38b、40b)を形成しながら互いに隔たっており、かつその場合に2つの集合管(22、26ないし24、28)の少なくとも1つが方向変換装置として作用するので、それぞれ並列に貫流可能な接続管(14a、16aないし14b、16b)の異なるグループが列をなして接続されており、それによって前記接続管が冷凍剤のような第1の媒体によって次々と逆方向に貫流可能である、前記多数の接続管(14a、16aないし14b、16b)、
    を有し、
    それぞれの流入開口部とそれぞれの流出開口部の間で、冷凍剤のような第1の媒体のための、これら第1の熱伝達体部分(44a)および第2の熱伝達体部分(44b)の流れガイドが、ほぼ同一に形成されており、かつ、一方で、これら熱伝達体部分(44a、44b)の流入開口部が、そして他方ではこれら熱伝達体部分(44a、44b)の流出開口部が、特にこれら熱伝達体部分(44a、44b)が第1の媒体によって並行に貫流可能であるように接続されている、ことを特徴とする、特に請求項1から3のいずれか1項に記載の自動車のための熱伝達体、特に自動車の暖房設備または空調設備用の冷凍剤を冷却するためのクーラー。
  5. 熱伝達体部分が、ほぼ同一に形成されていることを特徴とする請求項4に記載の熱伝達体。
  6. 接続管(14a、14b、16a、16b)が、それぞれフラット管として形成されており、その場合に好ましくはフラット管の両方のそれぞれの端部領域(32、34)が、これらの端部領域(32、34)の間に位置するそれぞれの領域に対して、特に好ましくはそれぞれ90°だけ、回動されていることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の熱伝達体。
  7. フラット管のそれぞれ回動された端部領域がそれぞれ集合管内へ連通しており、その場合に連通領域内で接続管の、接続管長手軸に対して垂直に見る断面内に与えられる、断面のより長い側が集合管ないし集合管装置の長手軸と、80°より小さい角度を形成し、このより長い側が、好ましくは連通領域内で長手軸に対して平行に方向付けされていることを特徴とする請求項6に記載の熱伝達体。
  8. 熱伝達体部分(44a、44b)および/または管列(30a、30b)が、隣接して配置されていることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の熱伝達体。
  9. 空気貫流(42)のための間隙(36a、38a、40aないし36b、38b、40b)内に、それぞれフィンが配置されていることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の自動車のための熱伝達体。
  10. 集合管装置(10、12)が、それぞれ、円形ないしほぼ円形の内側横断面を有する複数の集合管によって形成されることを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の熱伝達体。
  11. 集合管装置(10、12)の少なくとも1つの集合管(22、24)内に、分離壁、特に集合管の長手方向にそれぞれの集合管の内部の領域を分離する、分離壁が与えられていることを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の熱伝達体。
  12. 隣接する、逆方向に貫流可能な接続管の間に、熱的な分離が与えられており、前記分離が特に、同じ接続管列ないし同じ熱伝達体部分の他の隣接する接続管の間隔に比較して、これらの接続管の間隔がより大きいことによって形成されることを特徴とする請求項1から11のいずれか1項に記載の熱伝達体。
  13. 自動車の客室を暖房および/または空調するための装置において、
    本装置が、請求項1から12のいずれか1項に記載の熱伝達体を有していることを特徴とする暖房および/または空調するための装置。
  14. 客室とこの客室を暖房および/または空調するための装置とを有する自動車において、
    この客室を暖房および/または空調するための装置が、請求項1から11のいずれか1項に記載の熱伝達体を有していることを特徴とする自動車。
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