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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscherkern,
einen Wärmeaustauscher und einen Verdampfer für
eine Kühl- oder Kältekreislaufvorrichtung. Beispielsweise
sind in jeder der oben genannten Vorrichtungen erste Rohre in Luftströmungsrichtung
vor zweiten Rohren angeordnet.
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Üblicherweise
verfügt ein Verdampfer für eine Klimaanlage über
ein Wärmeaustauscher-Kernelement, das eine erste Gruppe
von flachen Mehrfachrohren und eine zweite Gruppe von flachen Mehrfachrohren
einschließt. Die erste Gruppe von flachen Rohren und die
zweite Gruppe von flachen Rohren sind in einer Richtung der Luftströmung
angeordnet. Jedes Rohr der ersten Gruppe aus Flachrohren ist in
einer Richtung senkrecht zur Luftströmungsrichtung angeordnet,
und jedes Rohr der zweiten Gruppe flacher Rohre ist in der Richtung
senkrecht zur Luftströmungsrichtung angeordnet. Eine Außenfläche
jedes Rohres der ersten Gruppe flacher Rohre ist gekuppelt mit einer
ersten Wellrippe, und eine Außenfläche jedes Rohres
der zweiten Gruppe flacher Rohre ist mit einer zweiten Wellrippe
gekuppelt (siehe beispielsweise
JP-A-2000-179988 entsprechend
US 6 308 527 ).
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Bei
der oben genannten Technik ist ein Zwischenraum oder Spaltraum zwischen
den ersten Wellrippen auf einer Anströmseite der Luftströmung und
den zweiten Wellrippen auf einer Abströmseite der Luftströmung
angeordnet, und der Spaltraum trennt die ersten und zweiten Wellrippen.
Im Ergebnis wird, selbst wenn das Kondensat an den ersten Wellrippen
auf der Anströmseite der Luftströmung erzeugt
wird, das Kondensat nicht durch die geblasene Luft zu den zweiten
Wellrippen auf der Abströmseite der Luftströmung
getragen; vielmehr fällt das Kondensat durch den Spalt(raum).
Aufgrund dieser Tatsache wird das Kondensat begrenzt hinsichtlich
des Wegblasens oder des Verteilens vom Verdampfer gegen die Luftabströmseite.
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In
letzter Zeit haben mehr Verdampfer für Klimaanlagen Rohre
mit dünneren Wandungen, um effizient eine Gewichtsreduktion
zu erreichen und die Leistung des Wärmeaustauschers zu
verbessern. Im Ergebnis wird die Steifigkeit oder Festigkeit des
Wärmeaustauscherkernelementes herabgesetzt. Darum wurde
der Lärmwert des Schalls von durchgehendem Kühlmittel,
der hervorgerufen wird, während das Kühlmittel
durch das Rohr passiert, weiter in ungünstiger Weise gesteigert.
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Die
vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die vorgenannten Nachteile
gemacht. Es ist darum ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen
Wärmeaustauscherkern, einen Wärmeaustauscher und einen
Verdampfer für eine Kältemittelkreislaufvorrichtung
zur Verfügung zu stellen, in deren jedem ein Spalt oder
Spaltraum zwischen einer ersten Rippe auf der Anströmseite
und einer zweite Rippe auf einer Luftabströmseite ausgebildet
ist, und wobei die Abnahme in der Steifigkeit noch begrenzt ist.
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Um
das Ziel der vorliegenden Erfindung zu erreichen, ist ein Wärmeaustauscherkern
vorgesehen, der ein erstes Rohr, ein zweites Rohr, eine erste Rippe
und eine zweite Rippe und ein Verbindungselement einschließt.
Das erste Rohr ist so konfiguriert, dass es ein erstes durchströmendes
Fluid führt, um in Wärmeaustausch zwischen dem
ersten Fluid und der Luft zu treten. Das zweite Rohr ist in Luftströmungsrichtung
vor dem ersten Rohr angeordnet, und das zweite Rohr führt
ein zweites durchströmendes Fluid darin, dass ein Wärmeaustausch
zwischen dem zweiten Fluid und Luft stattfindet. Die erste Rippe
ist mit einer Außenfläche des ersten Rohres gekuppelt, um
den Wärmeaustausch des ersten Rohres zu erleichtern, die
erste Rippe verfügt über eine Reihe von Wellungen,
so dass sich ein Kamm und ein Tal ergibt. Die zweite Rippe ist mit
einer Außenfläche des zweiten Rohres gekuppelt,
um den Wärmeaustausch des zweiten Rohres zu erleichtern,
und die zweite Rippe verfügt über eine Reihe von
Wellungen, so dass sich ein Kamm und ein Tal ergibt. Die zweite
Rippe ist in Luftströmungsrichtung vor der ersten Rippe
und getrennt von der ersten Rippe angeordnet und bildet hierzwischen
einen Spalt(raum). Das Verbindungselement ist so ausgelegt, dass
es die ersten und zweiten Rippen verbindet. Das Verbindungselement
verbindet den Kamm der ersten Rippe mit dem Kamm der zweiten Rippe
oder verbindet das Tal der ersten Rippe mit dem Tal der zweiten
Rippe.
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Um
das Ziel der vorliegenden Erfindung zu erreichen, ist ein Wärmeaustauscher
vorgesehen, der einschließt: den oben genannten Wärmeaustauscherkern,
eine Vielzahl erster Rohre, eine Vielzahl zweiter Rohre, einen ersten
Tank bzw. Sammelbehälter, einen zweiten Tank bzw. Sammelbehälter,
einen dritten Tank bzw. Sammelbehälter und einen vierten Tank
bzw. Sammelbehälter. Der erste Tank ist so konfiguriert,
dass er Fluid auf jedes aus der Vielzahl erster Rohre verteilt.
Der zweite Tank ist so konfiguriert, dass er Fluid sammelt, das
aus jedem der Vielzahl erster Rohre strömt. Der dritte
Tank ist so konfiguriert, dass er Fluid auf jedes der Vielzahl zweiter
Rohre verteilt. Der vierte Tank ist so konfiguriert, dass er Fluid
sammelt, das aus jedem der Vielzahl zweiter Rohre strömt.
Die Vielzahl erster Rohre steht in Fluidverbindung mit den ersten
und zweiten Tanks. Die Vielzahl zweiter Rohre steht in Fluidverbindung
mit den dritten und vierten Tanks.
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Um
das Ziel der vorliegenden Erfindung zu erreichen, ist auch ein Verdampfer
für eine Kältekreislaufvorrichtung vorgesehen,
der den oben genannten Wärmeaustauscher einschließt.
Die ersten und zweiten Rohre führen Kühlmittel
als durchströmendes Fluid und das Kühlmittel verdampft,
indem es Wärme aus der Luft absorbiert.
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Um
das Ziel der vorliegenden Erfindung zu erreichen, ist auch ein Wärmeaustauscherkern
vorgesehen, der ein erstes Rohr, ein zweites Rohr, eine erste Rippe,
eine zweite Rippe und eine Vielzahl von Verbindungselementen einschließt.
Das erste Rohr ist so konfiguriert, dass es ein erstes durchströmendes
Fluid führt, damit der Wärmeaustausch zwischen dem
ersten Fluid und Luft stattfindet. Das zweite Rohr ist in Luftströmungsrichtung
vor dem ersten Rohr angeordnet, und das zweite Rohr führt
ein zweites durchströmendes Fluid und veranlasst den Wärmeaustausch
zwischen dem zweiten Fluid und Luft. Die erste Rippe ist mit einer
Außenfläche des ersten Rohres zur Steigerung einer
Wärmeaustauschkontaktfläche des ersten Rohres
mit Luft gekuppelt, und die erste Rippe verfügt über
eine Reihe von Wellungen zur Bildung einer Vielzahl von Rippenkämmen. Die
zweite Rippe ist mit einer Außenfläche des zweiten
Rohres gekuppelt, um eine Wärmeaustauschkontaktfläche
des zweiten Rohres mit Luft zu vergrößern, auch
hat die zweite Rippe eine Reihe von Wellungen zur Bildung einer
Vielzahl von Rippenkämmen. Die zweite Rippe ist unter Abstand
zur ersten Rippe in Luftströmungsrichtung angeordnet und
definiert hierzwischen einen Spaltraum. Jedes aus der Vielzahl von
Verbindungselementen ist so konfiguriert, dass es die ersten und
zweiten Rippen zum Überbrücken des Spaltraums
verbindet.
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Jedes
aus der Vielzahl von Verbindungselementen verbindet einen aus der
Vielzahl von Rippenkämmen der ersten Rippe mit einem benachbarten aus
der Vielzahl von Rippenkämmen der zweiten Rippe. Die Vielzahl
von Verbindungselementen ist unter vorbestimmten Intervallen angeordnet.
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Die
Erfindung zusammen mit zusätzlichen Zielen, Merkmalen und
Vorteilen wird am besten verständlich aus der folgenden
Beschreibung, den anliegenden Ansprüchen und Zeichnungen.
In diesen ist:
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1 eine
Ansicht eines Verdampfers für eine Kühlkreislaufvorrichtung
gemäß einer ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
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2 ist
eine schematische Darstellung und zeigt einen Innenaufbau des Verdampfers
für die Kühlkreislaufvorrichtung der 1;
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3 ist
ein Schnitt durch eine in 1 gezeigte
Rippe;
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4 ist
eine perspektivische Darstellung von Rohren und einem Teil von verbindenden
in 1 gezeigten Rippen;
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5 ist
ein Schnitt durch die Rippe zur Erläuterung einer Verbindungsabmessung;
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6 ist
eine Abwicklung zur Erläuterung der in 1 gezeigten
Rippen;
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7 ist
ein Diagramm und zeigt ein Versuchsergebnis zur Prüfung
der Steifigkeit eines in 1 gezeigten Wärmeaustauscherkerns;
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8 ist
ein Diagramm und erläutert weitere Versuchsergebnisse zum
Prüfen eines Lärmpegels (noise value) des in 1 gezeigten
Wärmeaustauscherkerns;
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9 ist
ein Diagramm und erläutert ein anderes Versuchsergebnis
zum Prüfen einer kritischen Windabblasgeschwindigkeit (blown-away
critical wind velocity) des in 1 gezeigten
Wärmeaustauscherkerns;
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10 zeigt
in der Abwicklung ein Beispiel der in 1 gezeigten
Rippe;
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11 zeigt
in der Abwicklung Rippen eines Verdampfers für eine Kältekreislaufvorrichtung
gemäß einer zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
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12 ist
eine perspektivische Darstellung von Rohren einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und
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13 ist
eine perspektivische Darstellung und erläutert eine Modifikation
der Rohre gemäß einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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(Erste Ausführungsform)
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Eine
erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit
Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen hinsichtlich eines Verdampfers
für eine Kühl- oder Kältekreislaufvorrichtung
der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 1 ist
eine perspektivische Darstellung und erläutert das Aussehen
eines Verdampfers gemäß der ersten Ausführungsform,
und 2 ist eine schematische perspektivische Darstellung
und erläutert die Innenkonfiguration des Verdampfers.
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Der
Verdampfer ist innerhalb eines Gehäuses einer Klimaanlageneinheit
für eine Fahrzeugklimaanlage gelagert. Der Verdampfer nimmt
Luft auf, die durch ein (nicht dargestelltes) Luftgebläse
in einer Richtung (Luftströmungsrichtung), angegeben durch einen
Pfeil X, geblasen wird, und Wärme wird zwischen der Blasluft
und dem Kühl- oder Kältemittel ausgetauscht.
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Der
Verdampfer schließt einen Verbindungsblock 1,
wie in 1 gezeigt, ein, und der Verbindungsblock 1 schließt
einen Kühlmitteleinlass 8a und einen Kühlmittelauslass 8b ein.
Kühl- oder Kältemittel strömt aus einem
(nicht dargestellten) Expansionsventil in den Verdampfer durch den
Kühl- oder Kältemitteleinlass 8a und
strömt aus dem Verdampfer durch den Kühl- oder
Kältemittelauslass 8b zu dem (nicht dargestellten)
Kompressor. Der Verdampfer bildet eine bekannte Kältekreislaufvorrichtung
zusammen mit einem Expansionsventil und dem Kompressor.
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Der
Verdampfer schließt Rohre 2, 3, 4, 5,
wie in den 1 und 2 gezeigt,
ein, und die Vielzahl von Rohren 2 ist angeordnet und unter
Abstand voneinander in einer Richtung senkrecht zur Luftströmungsrichtung
X vorgesehen, und die Mehrfachrohre 3 sind in einer Richtung
(Richtung B in 2) identisch mit der Anordnungsrichtung
der Rohre 2 angeordnet.
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Die
Mehrfachrohre 4 sind unter Abstand zueinander in einer
Richtung parallel zu den Rohren 2 angeordnet und in Luftströmungsrichtung
X der Rohre 2 positioniert. Die Mehrfachrohre 5 sind
unter Abstand zueinander in einer Richtung parallel zu den Rohren 3 angeordnet
und in Luftströmungsrichtung X vor den Rohren 3 vorgesehen.
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Damit
sind die Rohre 2, 3, 4, 5 derart
angeordnet, dass die erste Reihe mit den Rohren 2, 3 in Luftströmungsrichtung
hinter einer zweiten Reihe mit den Rohren 4, 5 in der
Luftströmungsrichtung X angeordnet, um die beiden in 2 gezeigten
Reihen zu bilden.
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Der
Verdampfer umfasst Vielfachtankelemente 8, 9, 11, 12.
Das Tankelement 8 ist mit einem der longitudinalen Endteile
der Rohre 2, 3 verbunden. Das Tankelement 8 ist
durch eine Trennwand 14 in eine Verteilertankkammer 81 auf
der Seite des Rohres 2 und einer Sammlertankkammer 82 auf
der Seite des Rohres 3 unterteilt. Auch ist das Tankelement 11 in
eine Verteilertankkammer 110 und eine Sammlertankkammer 111 durch
eine Trennwand 15 unterteilt.
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Das
Kühl- oder Kältemittel strömt aus dem Kältemitteleinlass 81 des
Verbindungsblocks 1 durch einen Einlass 6 (2),
und dann verteilt oder liefert die Verteilertankkammer 81 das
oben genannte Kältemittel an jedes der Mehrfachrohre 2.
In den Mehrfachrohren 2 strömt das Kältemittel
in einer durch einen Pfeil Ra in 2 angedeuteten
Richtung. Das Tankelement 9 veranlasst das aus jedem der
Mehrfachrohre 2 ausströmende Kühl- oder
Kältemittel zusammenzufließen oder miteinander
gesammelt zu werden. Es soll darauf hingewiesen werden, dass das
Kühlmittel ersten und zweiten Fluiden entspricht, wobei
die Fluide zueinander identisch sind.
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Im
Tankelement 9 strömt das Kühl- oder Kältemittel
in einer durch den Pfeil Rb angegebenen Richtung, und das Kältemittel
wird auf jedes der Mehrfachrohre 3 verteilt. In den Mehrfachrohren 3 strömt
das Kältemittel in einer durch einen Pfeil Rc angegebenen
Richtung. Das Kältemittel strömt zusammen in der
Sammlertankkammer 82 des Tankelements 8.
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Die
Sammlertankkammer 82 und die Verteilertankkammer 110 des
Tankelements 11 stehen in Verbindung miteinander durch
Vielfachverbindungslöcher 18. Das an der Sammlertankkammer 82 zusammengelaufene
Kältemittel strömt in die Verteilertankkammer 110 des
Tankelements 11 und wird auf die Mehrfachrohre 5 an
der Verteilertankkammer 110 verteilt.
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Die
Mehrfachrohre 5 veranlassen das Kühl- oder Kältemittel
in einer durch einen Pfeil Re angegebenen Richtung zur Durchströmung.
Dann läuft das Kältemittel am Tankelement 12 zusammen
und strömt in einer durch den Pfeil Rf angegebenen Richtung
durch das Tankelement 12. Dann wird das Kältemittel
auf die Mehrfachroh re 4 verteilt. In den Mehrfachrohren 4 strömt
das Kältemittel in einer durch den Pfeil Rg angegebenen
Richtung, und das Kältemittel läuft an der Sammeltankkammer 111 des
Tankelements 11 zusammen. Das Kältemittel strömt
in einer durch den Pfeil Rh angegebenen Richtung und strömt
aus der Sammeltankkammer 111 durch einen Auslass 7.
Dann wird das Kältemittel durch den Kältemittelauslass 8b des
Verbindungsblocks 1 (siehe 1) ausgetragen.
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Jedes
der oben genannten Rohre 2, 3, 4, 5 hat
einen Kältemitteldurchlass von einer flachen Querschnittsgestalt,
das Kältemittel absorbiert Wärme aus der Luft,
um die Verdampfung in den Rohren 2, 3, 4, 5 vorzunehmen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform bestehen die Rohre 2 bis 5 aus
Aluminium und die Rohre 2 bis 5 sind Rohre vom
Innenrippentyp, die hergestellt werden, indem ein Blech- oder Bahnmaterial
gefalzt wird und indem Innenrippen zwischen das gefalzte Bahnmaterial
eingebracht werden. Dann werden im oben genannten Zustand beide
Endteile des Bahn- oder Blechmaterials verlötet, um miteinander
vereinigt zu werden.
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Der
Verdampfer schließt Wellrippen 19, 20, angeordnet
wie in 2 gezeigt, ein, und jede der Wellrippen 19, 20 besteht
aus Aluminiumblechmaterial in einer gewundenen Gestalt oder aus
einer Reihe von in 3 gezeigten Wellungen. 3 ist
eine Querschnittsdarstellung der Wellrippe 19 (20).
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Spezifisch
ist die Wellrippe 19 hergestellt, indem das Blech- oder
Bahnmaterial so gefalzt wird, dass Intervalle fp zwischen den Peaks 31 (Spitzen) einander
identisch sind. Alternativ kann das Bahn- oder Blechmaterial so
gefalzt oder gefaltet werden, dass Intervalle fp zwischen den Tälern 30 einander ähnlich
werden. Oben stehen die Peaks 31 in einer Richtung entgegengesetzt
zu einer Vorsprungsrichtung der Täler 30, wie
in 3 gezeigt, vor. Auch wird die Wellrippe 20 hergestellt,
indem ein Bahn- oder Blechmaterial so gefalzt wird, dass Intervalle
fp zwischen den Peaks 31 einander ähnlich sind.
Alternativ kann die Wellrippe 20 hergestellt werden, indem das
Bahn- oder Blechmaterial so gefalzt wird, dass Intervalle fp zwischen
den Tälern 30 einander identisch sind. In der
vorliegenden Beschreibung ist eine Abmessung zwischen den Peaks 31 oder
eine Abmessung zwischen den Tälern 30 definiert
durch eine Rippenteilung fp.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform sind die Rippenteilungen
fp der Wellrippe 19 identisch den Rippenteilungen fp der
Wellrippe 20. Auch ist die Rippenhöhe A der Wellrippe 19 so
konfiguriert, dass sie identisch mit der Rippenhöhe A der
Wellrippe 20 ist. Die Rippenhöhe A entspricht
einer Abmessung zwischen einem Ende des Peaks 31 und einem
Ende des Tals 30 in Projektionsrichtung der Peaks 31 oder der
Täler 30.
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Die
Wellrippe 19 ist mit einer Außenfläche
jedes der Rohre 2, 3 durch Löten an den
Peaks 31 oder den Tälern 30 verbunden,
und die Wellrippe 20 ist mit einer Außenfläche
jedes der Rohre 4, 5 durch Verlöten an
den Peaks 31 oder an den Tälern 30 verbunden.
Die Wellrippen 19 sind relativ zu den Wellrippen 20 in
Luftströmungsrichtung X angeordnet. Anders ausgedrückt,
die Wellrippen 19 sind in Luftströmungsrichtung
hinter den Wellrippen 20 vorgesehen. Die Wellrippe 19 (20)
hat Seitenflächenteile 32, von denen ein Teil
fortgeschnitten und hochgezogen wurde, um hierauf eine Jalousie
(Iouver) 32a zu bilden.
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Ein
Spaltraum ist zwischen den Wellrippen 19, 20 ausgebildet.
Jedoch sind die Wellrippen 19, 20 einteilig geformt,
indem sie über Mehrfachverbindungselemente 40 verbunden
sind, um zu verhindern, dass die Anzahl der Komponenten zunimmt. Jedes
der Verbindungselemente 40 verfügt über
eine Verbindungsabmessung C, die größer als die
Rippenhöhe A ist. Die Verbindungsabmessung C entspricht
der Abmessung eines Teils des Verbindungselements 40, wobei über
diese Abmessung das Verbindungselement 40 die Verbindung
zu den Wellrippen 19, 20 herstellt. Das Verbindungselement 40 liefert
die Verbindung zwischen dem Peak 31 der Wellrippe 19 und
dem benachbarten Peak 31 der Wellrippe 40 oder
schafft die Verbindung zwischen dem Tal 30 der Wellrippe 19 und
dem benachbarten Tal 30 der Wellrippe 20, wie
in 4 gezeigt. Anders ausgedrückt, sowohl
das Tal 30 wie der Peak 31 können als
Rippenkamm 30, 31 bezeichnet werden, und das Verbindungselement 40 sorgt
für die Verbindung zwischen dem Rippenkamm der Wellrippe 19 und
dem benachbarten Kamm der Wellrippe 20 beispielsweise. 4 ist
eine perspektivische Darstellung der Rohre 2, 4 sowie
des Teils der Rippen 19, 20, die über
das Verbindungselement 40 an den entsprechenden Peaks 31 beispielsweise
verbunden sind. Auch ist 5 eine Querschnittsdarstellung
von Rippe 19 oder 20, um die Verbindungsabmessung
C zu erläutern, welche einen seitlichen Oberflächenteil 32 zum
benachbarten Oberflächenteil 32 überspannt, wenn
die Rippe 19 oder 20 gewellt ist.
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Anders
ausgedrückt, das Verbindungselement 40 ist für
die Rippe 19 (20) vorgesehen und erstreckt sich
von einem Teil des seitlichen Flächenteils 32 der
Rippe 19 (20) zu einem Teil des benachbarten Seitenflächenteils 32 der
Rippe 19 (20), um den Rippenkamm beispielsweise
zu überspannen. Beispielsweise schließt die erste
Rippe 19 eine Vielzahl seitlicher Flächenteile 32 ein,
von denen ein jeder integral mit benachbarten Seitenflächen 32 über
einen entsprechenden Rippenkamm 30 oder 31 gekuppelt
ist, um die Wellung der ersten Rippe 19 zu schaffen. Auch
schließt die zweite Rippe 20 eine Vielzahl von Seitenflächenteilen 32 ein,
von denen ein jeder einteilig mit benachbarten Seitenflächenteilen 32 gekuppelt
ist, und zwar über einen entsprechenden Rippenkamm 30 oder 31 zur
Bildung der Wellung der ersten Rippe 20. Jedes aus der
Vielzahl von Verbindungselementen 40 ist so konfiguriert,
dass sich eine Gestalt oder ein U-förmiger Querschnitt
(siehe 5) derart ergibt, dass die Gestalt des Verbindungselements 40 zur
Wellung oder der Gestalt der ersten Rippe 19 und der Wellung
oder der Gestalt der zweiten Rippe 20, wie in 5 gezeigt,
passt.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass die Wellrippen 19, 20 und
die Rohre 2, 3, 4, 5 einen Wärmeaustauscherkern
bilden.
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6 ist
eine Abwicklung der Wellrippen 19, 20. Die vielfachen
Verbindungselemente 40 sind unter konstanten Abmessungen
B angeordnet, und ein Verhältnis der Verbindungsabmessung
C relativ zur konstanten Abmessung B ist auf gleich oder kleiner 0,3
eingestellt. Man beachte, dass die konstante Abmessung B Verbindungsteilung
(connection pitch) B genannt wird.
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Dann
sind die Versuchsergebnisse zur Untersuchung der Effekte entsprechend
der vorliegenden Ausführungsform unten beschrieben.
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7 ist
ein Diagramm, das ein Ergebnis eines Vibrationsempfindlichkeitstests
(Responstest) unter der Bedingung einer Rippenhöhe A von
5 mm und einer Verbindungsteilung B von 60 mm zeigt. In 7 gibt
die Ordinatenachse die Steifigkeit G des Wärmeaustauscherkerns
wieder, und die Abszissenachse stellt eine Verbindungsabmessung
C dar. Die Steifigkeit G des Wärmeaustauscherkerns ist
in Prozent angegeben und entspricht einer standardisierten Steifigkeit
eines Wärmeaustauscherkerns relativ zu einer Bezugssteifigkeit
des Wärmeaustauscherkerns. Man be achte, dass die Bezugssteifigkeit
definiert ist unter der Bedingung, dass die Verbindungsabmessung
C bei der vorliegenden Ausführungsform 2 mm beträgt.
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Eine
gestrichelte Linie S1 entspricht einer Steifigkeit unter der Bedingung,
dass die Seitenflächenteile 32 der Wellrippe 19 mit
den Seitenflächenteilen 32 der Wellrippe 20 verbunden
sind, und eine gestrichelte Linie S2 entspricht einer Steifigkeit
unter einer anderen Bedingung, unter der die Täler 30 der Wellrippe 19 mit
den Tälern 30 der Wellrippe 20 verbunden
sind, oder wo die Peaks 31 der Wellrippe 19 mit
den Peaks 31 der Wellrippe 20 verbunden sind.
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Wie
die gestrichelten Linien S1, S2 offensichtlich erkennen lassen,
ist die Steifigkeit unter der Bedingung, dass die Täler 30 (oder
die Peaks 31) der Wellrippen 19, 20 gegenseitig
miteinander verbunden sind, größer als die Steifigkeit
unter der Bedingung, dass die Seitenflächenteile 32 der
Wellrippen 19, 20 gegenseitig miteinander verbunden
sind.
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8 ist
ein Diagramm, das einen Vergleich der Schallwerte (Geräuschpegel)
zwischen zwei Fällen gibt. In einem der beiden Fälle
sind die Seitenflächenteile 32 der Wellrippen 19, 20 miteinander
unter der Bedingung verbunden, dass die Verbindungsabmessung C =
2 mm und die Rippenhöhe A = 5 mm. In dem anderen der beiden
Fälle sind die Täler 30 (oder die Peaks 31)
der Wellrippen 19, 20 miteinander unter der Bedingung
verbunden, dass die Verbindungsabmessung C = 6 mm und die Rippenhöhe
A = 5 mm.
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Bei
jeder der Vibrationsfrequenzen von jeweils 4,5 kHz, 6,5 kHz und
7,8 kHz ist ein Geräuschpegel (noise value) unter der Verbindungsabmessung
C von 6 mm kleiner, verglichen mit einem Geräuschpegel
unter der Verbindungsabmessung C von 2 mm.
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9 ist
ein Diagramm mit einer Ordinatenachse, die eine kritische Abblaswindgeschwindigkeit (blown-away
critical wind velocity) (m/s) angibt, und einer Abszissenachse,
die eine Verbindungsabmessung C/(eine konstante Abmessung B) in
einer Einheit von % angibt. In einem Bereich, wo C/B 30% überschreitet
(siehe 10), beginnt die kritische Abblaswindgeschwindigkeit
zu fallen. Die kritische Abblaswindgeschwindigkeit entspricht einer
Windgeschwindigkeit, bei der das Kondensat beginnt abgeblasen zu
werden oder in Form von Wassertropfen von der Wellrippe 20 abströmseitig
auszufallen. 10 zeigt eine Entwicklung der
Wellrippen 19, 20, wenn C/B = 30%.
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Gemäß der
oben genannten Ausführungsform verbindet das Verbindungselement 40 das
Tal 30 der Wellrippe 19 und das Tal 30 der
Wellrippe 20. Alternativ verbindet das Verbindungselement 40 die Spitze 31 der
Wellrippe 19 und die Spitze 31 der Wellrippe 20.
Im Ergebnis wird die Steifigkeit des Wärmeaustauscherkerns
daran gehindert zu fallen. Somit wird verhindert, dass Schall aufgrund
von durchlaufendem Kühlmittel erzeugt wird.
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Auch
wird bei der vorliegenden Ausführungsform das Verhältnis
der Verbindungsabmessung C relativ zur konstanten Abmessung B auf
gleich 0,3 oder kleiner eingestellt. Dadurch wird das Kondensat daran
gehindert, in Form von Wassertröpfchen von der Wellrippe 20 abströmseitig
abgeblasen zu werden.
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Für
den Fall, dass Rohre und Tanks integral unter Verwendung eines Platten-
oder Blechmaterials geformt werden, muss die Dicke der Rohre wegen einer
verbesserten Leistung des Wärmeaustausches dünner
sein, die Dicke der Tanks muss aber eine gewisse Größe
haben, um hinsichtlich der Druckfestigkeit zu genügen.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform werden die Tankelemente 8, 9, 11, 12 sowie
die Rohre 2, 3, 4, 5 getrennt
vorgefertigt und durch Löten miteinander verbunden. Im
Ergebnis haben die Tankelemente 8, 9, 11, 12 eine
effektivere Wanddicke im Unterschied zur Wanddicke der Rohre 2, 3, 4, 5.
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(Zweite Ausführungsform)
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Bei
der ersten Ausführungsform werden die Wellrippen 19, 20 miteinander
unter Verwendung des Verbindungselements 40 verbunden,
indem eine Länge konstanter Breite C verbunden wird. Die
vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf Obiges beschränkt,
und bei der zweiten Ausführungsform kann das Verbindungselement 40 drei
Verbindungsabschnitte einschließen, welche zwei Spalträume 51 hierzwischen
definieren, wie in 11 gezeigt, vorausgesetzt, das
die Verbindungsabmessung C größer als die Rippenhöhe
A ist.
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Im
obigen Fall ist die Gesamtheit der Verbindungsabmessungen C1, C2,
C3 (das heißt, C1 + C2 + C3) des Verbindungselements 40 größer
als die Rippenhöhe A. Im oben genannten Fall entspricht
die Gesamtheit der Verbindungsabmessungen C1, C2, C3 der Verbindungsabmessung
C.
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(Andere Ausführungsform)
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Bei
der oben genannten ersten Ausführungsform werden Rohre
vom Typ mit Innenrippen verwendet. Extrusionsgeformte Rohre jedoch,
die durch Extrusionsformen bzw. -blasen geformt sind, können
alternativ anstelle der Rohre mit Innenrippe, wie in 12 gezeigt,
Verwendung finden.
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Die
oben genannte erste Ausführungsform wird beschrieben unter
Verwendung eines Verdampfers als Beispiel, bei dem die Rohre 4 auf
der Anströmseite der Luftströmung Abstand von
den Rohren 2 auf der Abströmseite der Luftströmung
haben, und wobei die Rohre 5 auf der Anströmseite
der Luftströmung fort von den Rohren 3 auf der
Abströmseite der Luftströmung unter Abstand angeordnet
sind. Stattdessen können alternativ die Rohre 4 (5)
teilweise mit den Rohren 2 (3) jeweils, wie in 13 gezeigt,
verbunden sein.
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Bei
der oben genannten ersten Ausführungsform sind die Rohre 4 (5)
entsprechend dem zweiten Rohr in Strömungsrichtung vor
den Rohren 2 (3) entsprechend dem ersten Rohr
in Strömungsrichtung angeordnet, und eine Gruppe von Rohren 4 (5)
ist unter Abstand zur anderen Gruppe von Rohren 2 (3)
in Luftströmungsrichtung angeordnet. Jedoch ist die vorliegende
Erfindung nicht auf Obiges beschränkt, beispielsweise können
drei oder mehr Gruppen von Rohren alternativ seitlich nebeneinander
in Luftströmungsrichtung angeordnet sein.
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Bei
der oben genannten ersten Ausführungsform wird ein Wärmeaustauscherkern
der vorliegenden Erfindung auf den Verdampfer angewendet. Jedoch
ist die vorliegende Erfindung auf Obiges nicht beschränkt.
Beispielsweise kann der Wärmeaustauscherkern der vorliegenden
Erfindung Anwendung bei einer Kühleinheit mit einem Kondensator
für eine Kältekreislaufvorrichtung und einem Radiator
finden, der einteilig mit dem Kondensator ausgebildet ist.
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Bei
der oben genannten Konfiguration entspricht eines der ersten und
zweiten Rohre einem Rohr des Kondensators, durch welches Kältemittel fließt.
Das andere der ersten und zweiten Rohre entspricht einem Rohr des
Radiators oder Kühlers, durch welches Motorkühlmittel
fließt. Anders ausgedrückt, eines der ersten und
zweiten Fluide entspricht dem Kältemittel, das andere entspricht
dem Motorkühlmittel. Damit unterscheiden sich die ersten
und zweiten Fluide voneinander.
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Im
oben genannten Fall werden Rippen für den Kondensator und
Rippen für den Radiator durch Verbindungselemente an Spitzen
bzw. Peaks oder durch Verbindungselemente an den Tälern
verbunden. Im Ergebnis kann die Steifigkeit des Wärmeaustauscherkerns
gesteigert werden.
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Die
Rohre 2, 3 entsprechen den ersten Rohren, die
Rohre 4, 5 entsprechen den zweiten Rohren, die
Rippe 19 entspricht einer ersten Rippe, und die Rippe 20 entspricht
einer zweiten Rippe. Die Verteilertankkammer 81 und das
Tankelement 9 entsprechen einem ersten Tank, und die Sammlertankkammer 82 und
das Tankelement 9 entsprechen einem zweiten Tank. Die Verteilertankkammer 110 und
das Tankelement 12 entsprechen einem dritten Tank, und die
Sammlertankkammer 111 und das Tankelement 12 entsprechen
einem vierten Tank.
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Zusätzliche
Vorteile und Modifikationen sind für den Fachmann klar.
Die Erfindung in breiterer Form ist daher nicht auf die spezifischen
Details, die dargestellte Vorrichtung und die erläuterten
und gezeigten Beispiele beschränkt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2000-179988
A [0002]
- - US 6308527 [0002]