DE69315301T2

DE69315301T2 - Wärmetauscher

Info

Publication number: DE69315301T2
Application number: DE69315301T
Authority: DE
Inventors: Shoji O Nagoya Res Dev Fukami; Masateru C O Air-Cond Hayashi; Kazuo C O Air-Cond Refr Ishii; Yoshifumi C O Nagoya Moriguchi; Minoru C O Nagoya Res Ohtsuka
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1992-08-31
Filing date: 1993-08-25
Publication date: 1998-03-26
Anticipated expiration: 2013-08-26
Also published as: EP0590306B1; AU677910B2; AU3010295A; US5447194A; AU4481493A; EP0590306A1; KR0123029B1; AU663964B2; DE69315301D1; KR940004306A; CN1084962A; CN1057156C

Description

Technisches Gebiet der Erfindung und Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Plattenwärmetauscher nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, bekannt aus DE-A-3606 253, welcher für Klimaanlagen und inbesondere wegen seiner hohen Druckfestigkeit als Verdampfer von Autoklimaangen Verwendung findet.
Ein üblicher Plattenwärmetauscher wird in Bezug auf die Fig. 17 -21 beschrieben. Fig. 17 stellt eine Seitenansicht eines üblichen Plattenwärmetauschers und Fig. 18 eine vergrößerte Querschnittsansicht seines rechten Seitenabschnittes dar.
In Bezug auf die Fig. 17 u. 18 bezeichnet die Referenznummer 1 ein Flachrohr. Dieses ist aus 2 preßgeformten Blechen 2 gebildet, welche aneinandergefügt sind. Ein Einlaß-/Auslaßtankabschnitt 3 ist an einem Ende (oberes Ende in der Figur) des Flachrohres 1 gebildet. Das Referenzzeichen 4 bezeichnet eine gewellte Kühlrippe.
Der Hauptteil eines Plattenwärmetauschers (Verdampfers) 5 kommt dadurch zustande, daß Flachrohre 1 und gewellte Kühlrippen 4 alternierend zusammenstellt und die Einlaß-/Auslaßtankabschnitte 3 der angrenzenden Flachrohre 1 verbunden werden.
An der Außenseite des Flachrohres 1a ist an jedem Ende ein Endblech 6 vorgesehen und das Endblech des Einlaß-/Auslaßtankabschnitts 3 ist mit einem Durchgangsloch 7 ausgestattet. Das Durchgangsloch 7 ist an einem Ende mit einem Einlaßverteiler 8 für das Kältemittel verbunden, während das Durchgangsloch 7 am anderen Ende mit einem Auslaßsammler 9 für das Kältemittel verbunden ist.
Für Reparaturen ist ein Zwischenraum zwischen dem Einlaßverteiler 8 und einem Seitenbech 10 zwischen Auslaßsammler 9 und dem Seitenbech 10 vorgesehen.
Zwischen dem Seitenblech 10 und dem Endblech 6 sind gewellte Kühlrippen 4 vorgesehen.
Der Einlaß-/Auslaßtankabschnitt 3 ist in einen Einlaßabschnitt 11 und einen Auslaßabschnitt 12 in der Blechausdehnungsrichtung des Flachrohres 1 mittels einer Trennwand (nicht gezeigt) aufgeteilt.
Wenn der Verdampfer 5 zusammengebaut ist, kommunizieren die Einlaßabschnitte 11 des angrenzenden Einlaß-/Auslaßtankabschnittes, ebenso wie dessen Auslaßabschnitte 12 mittels Verbindungsöffnungen 13 miteinander.
Das Flachrohr 1 wird nun in Bezug auf die Fig. 19 und 20 beschrieben. Fig. 19 ist eine Frontansicht eines Bleches 2, welches das Flachrohr 1 bildet und Fig. 20 ist eine Querschnittsansicht, welche entlang der Linie XI/XI der Fig. 19 verläuft.
Der obere Endabschnitt des Bleches 2 ist mit einem ausgeweiteten Abschnitt 14 ausgestattet, um so den Einlaß-/Auslaßtankabschnitt 3 zu bilden. Der hohle Abschnitt des Bleches 2 ist in zwei Kammern 16 u. 17 mittels einer Trennwand aufgeteilt, welche sich vertikal im Zentwm erstreckt. Der untere Endabschnitt der Trennwand 15 ist weglassen, so daß das untere Ende des Bleches 2 einen U-förmigen Umlenkbereich 18 darstellt, um so das Kühlmittel entsprechend in einem U-förmigen Verlauf umzuleiten.
Indem die beiden Bleche 2 aneinanderstoßen, wird der Einlaß-/Auslaßtankabschnitt 3 in den Einlaßabschitt 11 und den Auslaßabschnitt i2 durch die Trennwand 15 eingeteilt, und zur gleichen Zeit wird das Flachrohr in die Kammer 16, die mit dem Einlaßabschnitt 11 in Verbindung steht, und in die Kammer 17, welche mit dem Auslaßabschnitt 12 in Verbindung steht, eingeteilt. Darüber hinaus kommuniziert die Kammer 16 mit der Kammer 17 bei dem U-förmigen Umlenkbereich 18. Somit stellen die Kammern 16 und 17 sowie der U-förmige Umlenkbereich 18 einen Fluid- Durchgang dar.
In den Kammern 16 und 17 ragen viele Rippen hervor, so daß das Innere der Kammern 16 und 17 durch die Rippen wie ein Labarynth unterteilt ist. Leitrippen 20 treten bei dem U-förmigen Umlenkbereich hervor, so daß der U-förmige Fließverlauf des Kältemittels von der Kammer 16 zur Kammer 17 mittels dieser Leitrippen 20 geführt wird.
Als nächstes wird der Fluß des Kältemittels in dem oben beschriebenen Verdampfer 5 im Hinblick auf die Fig. 21 beschrieben. Fig. 21 stellt den Fluß des Kältemittels dar. Der Verdampfer 5 ist, allgemein gesagt, in drei Gruppen 21, 22 und 23 unterteilt. Die Anordnungen des Einlaßabschnittes 11 und des Auslaßabschnittes 12 der Gruppen 21 und 23, die jeweils mit dem Einlaßverteiler 8 und dem Auslaßsammler 9 verbunden sind, sind dieselben, jedoch die Anordnung des Einlaßabschnittes 1 und des Auslaßabschnittes 12 der Gruppe 22 ist umgekehrt.
Für den Einlaß-/Auslaßtankabschnitt 3, der sich zwischen der Gruppe 21 und der Gruppe 22 sowie der Gruppe 22 und der Gruppe 23 gegenüberliegt, kommuniziert der Auslaßabschnitt 12 der Gruppe 21 mit dem Einlaßabschnitt 11 der Gruppe 22 und der Auslaßabschnitt 12 der Gruppe 22 mit dem Einlaßabschnitt 11 der Gruppe 23. Der Einlaßabschnitt 11 der Gruppe 21 ist mit dem Einlaßverteiler 8 mittels eines Durchgangsloches 7 des Endbleches 6 verbunden, während der Auslaßabschnitt 12 der Gruppe 23 mit dem Auslaßsammer 9 über das Durchgangsloch 7 in Verbindung steht.
Das in den Verdampfer 5 durch den Einlaßverteiler 8 eingeleitete Kältemittel 31 wird von dem Einlaßabschnitt 11 der Gruppe 21 zu dem U-förmigen Richtungsänderung bei dem U-förmigen Bereich und wird dann zu dem Auslaßabschnitt 12 durch die Kammer 17 geleitet. Das Kältemittel 31, welches zu dem Auslaßabschnitt 12 geleitet worden ist, wird zu dem Einlaßabschnitt der Gruppe 22 und anschliessend zu der Gruppe 23 geleitet, nachdem es in der Gruppe 22 auf die gleiche Art und Weise wie in der Gruppe 21 geflossen ist. Letztendlich wird das Kältemittel 31 von dem Auslaßsammler 9 nach dem Durchfließen des Fluiddurchganges (Kammern 16 und 17, U-förmiger Umlenkbereich 18) der Gruppe 23 abgeleitet.
In diesem Verfahren wird Luft 32 durch die gewellten Kühlrippen 4 geleitet, so daß die Luft 32 durch die durch Verdampfung des Kältemittels 31 abgegebene latente Wärme gekühlt wird.
In dem oben beschriebenen Verdampfer 5 ist ein Zwischenraum zwischen dem unteren Ende des Auslaufsammlers 9 und dem oberen Ende des Seitenbleches 10 vorgesehen, um den hartgelöteten Abschnitt (5. Fig. 17) zu warten. Obwohl es in den Figuren nicht dargestellt ist, wird ein ähnlicher Zwischenraum zwischen dem unteren Ende des Einlaßverteilers 8 und dem oberen Ende des Seitenbleches 10 gebildet.
Sind derartige Wartungszwischenräume vorgesehen, so kann Luft von diesem Wartungszwischenmum austreten, so daß mit einem möglichen Abfall des Wärmeaustausches in dem Verdampfer 5 zu rechnen ist. Der Kernabschnitt (Kammern 16 u. 17, U-förmiger Umlenkbereich 18) hat eine höhere Druckfestigkeit als der Einlaß- /Auslaßtankabschnitt 3. Sobald die Anlage unter Druck gesetzt wird, dehnt sich der Einlaß-/Auslaßtankabschnitt 3 aufgrund des Service-Zwischenraumes aus, so daß man damit rechnen muß, daß der gesamte Verdampfer 5 zu einer Fächerform deformiert wird.
Das Seitenblech (das gleiche gilt für den oben beschriebenen Plattenwärmetauscher) wird aus einem 2-Lagen-Material gebildet, bei welchem eine Basis von Aluminium etc. mit einem blechförmigen Hartlötmaterial platiert ist. Deshalb sind der gesamte Verdampfer und das Seitenblech oder ähnliches hartgelötet, indem das Ganze mit dem zusammengefügten Verdampfer eingespannt ist und in einem Ofen erhitzt wird. Bei diesem Verfahren wird das Flachrohr 1 mit den gewellten Kühlrippen 4 hart verlötet und die Einlaß-/Auslaßtankabschnitte 3 werden miteinander hart verlötet. Das Flachrohr 1 wird mit der gewellten Kühlrippe an den Berührungspunkten hart verlötet Die die Flachrohre 1 bildenden Bleche 2 werden miteinander an den Verbindungen hart verlötet; gemeint sind Verbindungen wie der Kantenabschnitt und die Berührungsabschnitte der Rippen 19 und 20, die innen hervorstehen.
Dieser Lötvorgang erzeugt hohe Spannungen, weil der Kernabschnitt, welcher einen Verbindungsabschnitt zwischen dem Flachrohr 1 und der gewellten Kühlrippe 4 darstellt, mehr Hartlötstellen aufweist als der Einlaß-/Auslaßtankabschnitt 3.
Aus diesem Grunde dehnt sich der Einlaß-/Auslaßtankabschnitt 3 wie oben beschrieben weit aus, sobald Druck durch den Kältemittelfluß in Anwendung kommt, weil dieser Abschnitt eine niedrigere Festigkeit aufweist, so daß man damit rechnen muß, daß der gesamte Verdampfer 5 zur Fächerform verformt wird.
Ein derartiger Plattenwärmetauscher muß kompakt und in Leichtbauweise gebaut sein, damit er in einem Automobil eingebaut werden kann. Der Plattenwärmetauscher als Ganzes muß kleine Ausmaße besitzen. Ragt der Verteiler bzw. Sammler aus dem Bereich des Kernabschnitt heraus, führt der mit dem hervorspringenden Verteiler bzw. Sammler korrespondierende Teil zu einem Raumverlust für das Kühlergehäuse an der Seite des Kernabschnittes.
Eine der Möglichkeiten, den Verteiler bzw. Sammler kompakt zu gestalten, ist, das Rohr flach auszubilden. Ist jedoch das Rohr lediglich flach ausgebildet, dehnt es sich aus, sobald es unter Druck steht.

Aufgabe und Zusammenfassung der Erfindung

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Plattenwärmetauscher schaffen, bei dem der Einlaß-/Auslaßtankabschnitt möglichst auch dann nicht ausdehnt, wenn Druck auf den Einlaß-/Auslaßtankabschnitt gegeben wird, und bei dem der Verteiler bzw. Sammler möglichst kompakt ausgeführt sind. Um das oben beschriebene Ziel zu erreichen, sieht die vorliegende Erfindung einen Plattenwärmetauscher vor, wie dieser in dem Oberbegriff des Mspruchs 1 beschrieben ist und der die Merkmale des kennzeichnenden Teils enthält.
Wird Druck in Anwendung gebracht, wird vorteilhafterweise eine in Ausdehnungsrichtung auf den Einlaß-/Auslaßtankabschnitt ausgeübte Kraft mittels des Anschlags des Seitenblechs gegen die Einlaßverteiler und Auslaßsammler aufgefangen. Somit kann die Verformung des ganzen Plattenwärmetauschers verhindert werden.
Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Lötübergangsradius R der Hartlötverbindung an dem Tankabschnitt des Flachrohres nicht kleiner als 0,2 mm und der vertikale Abstand von dem Lötübergang zwischen dem Blech und der oberen Lötverbindung des Endbieches zu dem Lötübergang zwischen dem Verteiler bzw. Sammler und der oberen Lötverbindung des Endbleches nicht mehr als 0,2 mm. Der Übergang der hartlötveroindung zwischen den Tankabschnitten ist daher vergrößert, so daß die Festigkeit des gesamten Tankabschnittes erhöht wird und die Widerstandsfähigkeit gegen Druck vergrößert ist. Indem der vertikale Abstand von dem hartgelöteten Übergang zwischen dem Blech und der oberen Hartlötverbindung des Endbieches bis zu dem Lötübergang zwischen dem Verteiler bzw. Sammler und der oberen Lötverbindung des Endbleches auf 0,2 mm oder weniger festgelegt wird, kann die an der oberen Hartlötverbindung erzeugte Spannung verringert werden. Die Bleche werden vorzugsweise preßgeformt und enthalten einen Einlaß- /Auslaßabschnitt an einem Ende und einen Fluiddurchgang zwischen dem Einlaß- /Auslaßabschnitten, wobei die obere Hälfte des Einlaß-/Auslaßabschnittes elyptisch ist.
In dem Plattenwärmetauscher der oben aufgeführten Auslegung kann die Festigkeit erhöht werden, weil die obere Hälfte der Einlaß-/Auslaßtankabschnitte elyptisch ist. Somit kann auch die kompakte Bauweise in vertikaler Richtung beibehalten werden.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel hat jeder Verteiler bzw. Sammler eine flache Querschnittsform, bei welcher die vertikale Ausdehnung größer ist als die Ausdehnung in der Breite, wobei die oberen und unteren Kanten in beiden Richtungen kreisbogenförmig sind, deren Dicke größer ist als die der vertikalen Seite und das Zentrum der Verbindungsöffnung zu dem Tankabschnitt, welcher sich an der vertikalen Seite befindet in Bezug auf das Zentrum des Verteilers bzw. Sammlers verschoben ist.
Somit kann der Verteiler bzw. Sammler kompakt gebaut werden, während eine vorgegebene Festigkeit erreicht wird. Damit kann der Verteiler bzw. Sammler bündig mit der Außenfläche des Kernabschnitts und der gesamte Plattenwärmetauscher kompakt hergestellt werden.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Plattenwärmetauscher sin Zusammenhang mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine Ansicht in Pfeilrichtung II in Figur 1;
Fig. 3 eine Ansicht in Pfeilrichtung III in Fig. 1;
Fig. 4 eine Querschnittsansicht entlang der Linie IV-IV in Fig. 3;
Fig. 5 eine vergrößerte Querschnittsansicht des mit V bezeichneten Ausschnittes in Fig. 1;
Fig. 6 eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Flachrohres;
Fig. 7 eine Querschnittsansicht entlang der Linie VII-VII in Fig. 1;
Fig. 8 eine Querschnittsansicht entlang einer Ebene des Plattenwärmetauschers;
Fig. 9 eine Querschnittsansicht in Längsrichtung des mit V bezeichneten Ausschnitts in Fig. 1;
Fig. 10 eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht des mit A bezeichneten Ausschnittes in Fig. 9;
Fig. 11 eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht des mit B bezeichneten Abschnittes in Fig. 9;
Fig. 12 eine Vorderansicht eines Bleches, welches ein Flachrohr bildet;
Fig. 13 eine vergrößerte Ansicht des oberen Blechabschnittes;
Fig. 14 eine Ansicht entlang der Linie VIII-VIII in Fig. 8;
Fig. 15 eine Querschnittsansicht eines Verteiler- bzw. Sammlerabschnittes;
Fig. 16 eine Ansicht, die sich auf Fig. 3 rückbezieht;
Fig. 17 eine Seitenansicht eines üblichen Plattenwärmetauschers;
Fig. 18 eine vergrößerte Querschnittsansicht des rechten Seitenabschnittes in Fig. 16;
Fig. 19 eine Vorderansicht eines Bleches, welches ein Flachrohr bildet;
Fig. 20 eine Querschnittsansicht entlang der Linie XI-XI in Fig. 18;
Fig. 21 eine schematische perspektivische Ansicht, welche den Fluß des Kältemittels in einem Plattenwärmetauscher darstellt.

Beschreibung der Einzelheiten von bevorzugten Ausführungsbeispielen

Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines Plattenwärmetauschers in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine Msicht in Pfeilrichtung II in Fig. 1;
Fig. 3 ist eine Ansicht in Pfeilrichtung III aus Fig. 1;
Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie IV-IV in Fig. 3;
In Fig. 1 bezeichnet die Referenznummer 81 ein Flachrohr. Das Flachrohr 81 wird durch zwei preßgeformte Bleche 82, die aneinander anliegen, gebildet. Ein Einlaß- /Auslaßtankabschnitt 83 ist an einem Ende (oberes Ende in Fig. 1 u. 3) des Flachrohres 81 ausgebildet. Die anderen Endseite des Flachrohres 81, ausgenommen der Einlaß-/Auslaßtankabschnitt 83, bildet einen Kernabschnitt.
Ein Plattenwärmetauscher (Verdampfer) 85 kommt zustande, indem Flachrohre 81 und gewellte Kühlrippen 84 alternierend zusammengefügt werden und die Einlaß- /Auslaßtankabschnitte 83 verbunden werden.
Die an jedem Ende sich befindende Außenseite des Flachrohres 81a bildet ein Endblech 86. Das Endblech 86 bei dem Einlaß-Auslaßtankabschnitt 83 ist mit einer Durchgangsöffnung 87 ausgestattet.
Die Durchgangsöffnung 87 an einem Ende ist mit einem Einlaßverteiler 88 für das Kältemittel verbunden, während die Durchgangsöffnung 87 an dem anderen Ende mit einem Auslaßsammler 89 für das Kältemittel verbunden ist. An der Außenseite des Endbleches 86 sind die gewellten Kühlrippen 84 angeordnet und an der Außenseite der gewellten Kühlrippen ist ein Seitenblech 90 als ein äußeres Wandblech installiert.
Das Flachrohr 81 wird in Bezug auf die Fig. 6 und 7 b beschrieben. Fig. 6 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Flachrohres; Fig. 7 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie VII-VII in Fig. 1. Der hohle Abschnitt des Bleches 82 ist in zwei Kammern 48 und 49 mittels einer Trennwand 47 geteilt, die sich vertikal im Zentrum erstreckt. Der untere Endabschnitt der Trennwand 47 ist weggelassen, so daß das untere Ende des Bleches 82 einen U- förmigen Umlenkbereich 50 darstellt, um das Kältemittel entsprechend umzuleiten. Indem zwei Bleche 82 aneinanderstoßen, wird der Einlaß-Auslaßtankabschnitt 83 in den Einlaßabschnitt 44 und den Auslaßabschnitt 45 durch die Trennwand 47 geteilt und zur gleichen Zeit wird das Flachrohr in die mit dem Einlaßabschnitt 44 kommunizierende Kammer 48 und in die mit dem Auslaßabschnitt 47 kommunizierende Kammer 49 unterteilt. Des weiteren kommuniziert die Kammer 48 mit der Kammer 49 über den U-förmigen Umlenkbereich 50. Somit bilden die Kammern 48 und 49 sowie der U-förmige Umlenkbereich 50 einen Fluiddurchgang 51.
Gewellte innere Kühlrippen 52 und 53 sind in den geraden Abschnitt der Kammern 48 und 49 des Fluiddurchgangs 51 eingesetzt. Die gewellte innere Kühlrippe 52, 53 hat eine Vielzahl von Windungen 52a, 53a, die in Längsrichtung gebildet sind, so daß eine Vielzahl von Fließwegen 54, 55 separat in Längsrichtung (vertikale Richtung) der Kammern 48, 49 gebildet werden.
In den Kammern 48 und 49 sind vorspringende Wände 67 ausgebildet, die sich parallel zu der Trennwand 47 erstrecken und Rillen an der Außenseite des Bleches 82 bilden. Stoßen zwei Bleche 82 zusammen, wird die gewellte innere Kühlrippe 52, 53 so angebracht, daß der zentrale Bereich zwischen den vorspringenden Wänden 67 gelegt wird, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist.
Dadurch, daß Rillen an der Außenseite des Bleches 82 mittels der vorspingenden Wand 67 gebildet sind, ist die Außenfläche des Flachrohres 81 mit einer durch die Trennwand gebildeten Rinne und mit durch die vorspingenden Wände 67 gebildeten Rillen ausgestattet, durch welche das Abfließen des kondensierten Wassers beschleunigt wird, wodurch Spritzen von Tau verhindert wird.
An dem U-förmigen Abschnitt 50 (Fig. 6) des Fluiddurchganges 51 sind eine Mehrzahl von U-förmigen Fließwegen 56 unabhängig ausgebildet, um das Kältemittel in einer U- förmigen Richtungsänderung zu leiten. Die U-förmigen Fließwege 56 sind mittels einer Mehrzahl von U-förmigen Rippen 57, die auf der Mschlagseite des Bleches 82 preßgeformt sind. Der U-förmige Fließweg 56 ist von einer U-förmigen Gestalt längs der Form des Bleches 82.
In dem oben beschriebenen Flachrohr 81 passiert das durch den Einlaßabschnitt 44 eintretende Kältemittel den Fließweg 54, getrennt durch die gewellte innere Kühlrippe 52 und wird in Richtung des U-förmigen Abschnittes 50 geleitet, wo es mittels des U- förmig ausgebildeten Fließweges 56, der durch die U-förmige Rippe 57 aufgeteilt ist, eine U-förmige Biegung. Nachdem das Kältemittel den Fließweg 55 passierend durch die gewellte innere Rippe 53 separiert ist, fließt das Kältemittel zu dem Auslaßabschnitt 45.
Ein Beispiel des Kältemittelflusses und der Luft bei einem vollständig dargestellten Verdampfer 85, in welchem die Flachrohre 81 und die gewellten Kühlrippen 84 alternierend zusammengestellt sind, ist das gleiche wie in Fig. 21.
Wie in den Fig. 1 - 4 dargestellt, sind in diesem Ausführungsbeispiel auf der Innenfläche des Seitenbeches 90 drei Rillen geformt, welche sich vertikal erstrecken und auf der Außenseite konvex sind. Es fließt auf der Innenseite des Seitenbeches 90 das Kondenswasser nach unten, geführt durch die drei Rillen 91. Die Anzahl von Rillen ist nicht auf drei begrenzt.
Wie in Fig. 3 gezeigt, ist das Seitenblech 90 mit einer Mehrzahl von Durchgangslöchern 92 ausgestattet. Der Durchmesser der Durchgangslöcher 92 nimmt nach unten langsam fortschreitend zu. Das Kondenswasser auf der Innenfläche des Seitenblechs 90 wird durch die Durchgangslöcher 92 abgeführt. Dieses Loch 92 kann auch ein längliches Loch sein.
Indem die Rillen 91 und die Durchgangslöcher 92 auf dem Seitenblech 90 angebracht sind, fließt das Kondenswasser auf der Innenseite des Seitenblechs 90 durch die Rillenführung nach unten und wird durch die Durchgangslöcher 92 nach außen abgeleitet. Somit fließt das Kondenswasser nicht auf die Seite des Luftnachflusses. Die Ausführung des oberen Abschnittes des Seitenbleches 90 wird anhand von den Fig. 1-5 beschrieben.
Fig. 5 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des mit V durch einen Pfeil gekennzeichneten Bereiches in Fig. 1.
Der Auslaßsammer 89 hat eine im wesentliche rechtwinklige Querschnittsform und ist mit dem Verbindungsloch 87 des Endbleches 86 verbunden. Ein horizontaler Abschnitt 93 ist am oberen Ende des Seitenbleches 90 ausgebildet. Die Kante des horizontalen Abschnittes 93 ist mit dem Endblech 86 verbunden.
Die untere Fläche des Auslaßsammlers 89 und die obere Fläche des horizontalen Abschnittes 93 liegen gegenseitig an und sind miteinander, falls erforderlich mittels Hartlötung, verbunden. Da der Auslaßsammler 89 mit dem Seitenblech 90 verbunden ist, wird bei Druckbelastung eine in Breitenausdehnung auf den Einlaß-/Tankabschnitt 83 angewendete Kraft durch das Seitenblech 90 aufgefangen, so daß die Deformation des gesamten Verdampfers 85 verhindert wird. Die Seitenpatte 90 hat genügend Festigkeit, weil sie mit Rillen 91 ausgestattet ist, welche sich an der Außenseite konvex darstellen, so daß eine Verformung sicher vermieden werden kann. Im Kernbeeich des Verdampfers 85 sind Bleche 82 über die gewellten inneren Kühlrippen 52 und 53 verbunden, so daß sich dadurch viele hartgelötete Abschnitte ergeben. Es gibt daher einen großen Unterschied in Bezug auf Festigkeit zwischen dem Einlaß- /Auslaßtankabschnitt 83 und dem Kernabschnitt. Daraus resultiert, daß eine große Differenz in Bezug auf die Deformation zwischen dem Kernabschnitt und dem Einlaß- /Auslaßtankabschnitt 83 sich einstellt, wenn Druck aufgegeben wird. Jedoch kann, wie oben beschrieben, die Deformation an dem Einlaß-/Auslaßtankabschnitt, an dem die Festigkeit gering ist, dadurch vermieden werden, daß der Auslaßsammler 89 mit dem Seitenblech 90 verbunden wird.
Obwohl Fig. 5 den Verbindungsabschnitt des Auslaßsammlers 89 und des Seitenblechs 90 zeigt, hat der Einlaßverteiler 88 die gleiche Form wie der Auslaßsammler 89 und der Abschnitt, der mit dem Seitenblech 90 verbunden ist, hat dieselbe Konfiguration.
In dem oben beschriebenen Verdampfer 85 kann eine in Breitenausdehnung auf den Einlaß-/Auslaßtankabschnitt 83 wirkende Kraft unter Druck durch die Seitenplatte 90 aufgefangen werden, so daß die Verformung des gesamten Verdampfers 85, der in Bezug auf die Festigkeit des Kernabschnittes und dem Einlaß-/Auslaßtankabschnitt 83 einen großen Unterschied aufweist, verhindert werden, da die untere Fläche des Einlaßverteilers 88 und des Auslaßsammlers 89 mit der oberen Fläche des Seitenbleches 90 verbunden ist.
Da es keinen Spalt zwischen dem Einlaßverteiler 88 und dem Seitenblech 90 sowie zwischen dem Auslaßsammler 89 und dem Seitenblech 90 gibt, tritt keine Leckage von Luft auf, so daß es keinen verschlechterten Wärmeaustausch gibt.
In dem oben beschriebenen Plattenwärmetauscher wird eine in Breitenrichtung auf den Tankabschnitt wirkende Kraft unter Druckbelastung dadurch aufgefangen, daß das Seitenblech gegen den Einlaßverteiler und Auslaßsammler anstößt. Dadurch wird die Steifigkeit des Plattenwärmetauschers gegenüber Druckbelastung verbessert, wodurch wiederum die Verformung des gesamten Plattenwärmetauschers minimiert wird.
In dem oben beschriebenen Flachrohr 81 hat der Einlaßabschnitt 44 und der Auslaßabschnitt 45 des Tankabschnittes 83 eine längliche flache Form in Richtung der Plattenbreite. Eines der Verbindungslöcher 87, welches mit dem Einlaßabschnitt 44 oder dem Auslaßabschnitt 45 kommuniziert, ist ein Durchgangsloch, während das andere der Verbindungslöcher 87 einen Flanschabschnitt an seiner Kante aufweist. Wie in Fig. 8 gezeigt, ist dieser Flanschabschnitt 87a in das Verbindungsloch 87 des angrenzenden Flachrohres 81 eingesetzt.
Die an jedem Ende sich befindenden Flachrohre 81a und 81b (s. Fig. 6) sind durch die Kombination des Bleches 82 und des Endbieches 86 gefertigt, welches ein Verbindungsloch 86a mit einem Flanschabschnitt 86b aufweist. Eine Versorgungsöfinung 88a des Einlaßverteilers 58 ist mit dem Flanschabschnitt 86b des Verbindungsloches 86a auf der Kältemitteleinlaßseite des Flachrohres 81 eingepaßt. Eine Entleerungsöffnung 89a des Auslaßsammlers 89 ist in den Flanschabschnitt 86b des Verbindungsloches 86a des auf der Auslaßseite des Kältemittels installierten Flachrohres 81b eingebaut. Ein Einlaßrohr für das Kältemittel ist mit dem Einlaßverteiler 88 verbunden, während ein Auslaßrohr für das Kältemittel mit dem Auslaßsammler 89 verbunden ist. Die gewellten Kühlrippen 84 sind auf der Außenseite des Endbleches 86 gelegen und das Seitenblech 90, welches den externen Rahmen des Plattenwärmetauschers bildet, befindet sich auf der Außenseite der gewellten Kühlrippen 84.
Das Blech 82, die gewellte Kühlrippe 84 usw. sind aus Zweilagenmaterial hergestellt, bei welchem ein Basismaterial auf Aluminiumbasis mit einem blechförmigen Hartlötmaterial plattiert ist. Folglich werden das Flachrohr 82, die gewellte Kühlrippe 84, der Einlaßverteiler 88 und der Auslaßsammler 89 geschichtet und kombiniert und in diesem Zustand mittels Aufspannvorrichtungen oder ähnlichem fixiert und dann für eine bestimmte Zeit in einem Ofen für den Hartlötvorgang erhitzt.
Beim Hartlöten wird ein Übergang 41 zwischen den Tankabschnitten 83 erzeugt (s. Fig. 9 und 10). Die Oberfläche dieses Überganges sollte einen Krümmungsradius R nicht weniger als 0,2 mm aufweisen. Sollte der Radius R 0,2 mm oder mehr betragen, erfüllt der Plattenwärmetauscher das Kriterium der vorher festgesetzten Festigkeit gegenüber wiederholten Druckbeanspruchungen (z.B. Druck: 17 kg/cm², 150.000 Zyklen).
In den an den Enden sich befindenden Flachrohren 81a und 81b sollte der vertikale Abstand L zwischen dem Übergang 42 (an dem oberen Lötpunkt zwischen dem Blech 82 und dem Endblech 86) und dem Übergang 83 (an dem oberen Lötpunkt zwischen dem Einlaßverteiler 88 respektive Auslaßsammler 89 und dem Endblech 86) 0,2 mm oder weniger betragen. Mit anderen Worten, die Form des Endbleches 86 ist so ausgelegt, daß die Dimension L klein ist, und das diesem Bereich zugeführte Hartlötmaterial ist so eingestellt, daß die Übergänge 42 und 43 vergrößert sind.
Ein Experiment zeigte, daß die an der Hartlötverbindung erzeugte Spannung durch das Festsetzen der Dimension L auf 0,2 mm oder weniger verringert ist.
Um einen Radius R des Übergangs nicht kleiner als 0,2 mm und eine Dimension L nicht mehr als 0,2 mm vorzusehen, sind das Platiermaterial und die Hartlötbedingungen (Aufheiztemperatur, Aufheizzeit usw.) sehr genau ausgewählt.
In dem oben beschriebenen Plattenwärmetauscher sind die Größe des Überganges 41 an dem Tankabschnitt 83, der Abstand von der Übergangsverbindung 42 zwischen dem Blech 82 und dem Endblech 86 bis zu dem Verbindungsübergang 43 zwischen dem Endblech 86 und dem Einlaßverteiler 88 bzw. Ausgangssammler 89 spezifiziert. Folglich wird die Festigkeit in Richtung des Tankabschnittes 83 erhöht und das Risiko einer schädlichen Verformung und eines Bruches an den hartgelöteten Teilen und in dessen Nachbarbereichen ist eliminiert.
In dem oben beschriebenen Flachrohr 81, dem Einlaßabschn itt 44 und dem Auslaßabschnitt 45 des Einlaß-/Auslaßtankabschnittes 83 sind (s. Detail in Fig. 12 und 13) von einer länglichen flachen Form in Breitenrichtung des Bleches. Die untere Hälfte 44a, 45a ist von länglich runder Form und die obere Hälfte 44b, 45b ist von elyptischer Gestalt. Da der Einlaß-/Auslaßtankabschnitt 83 flach ist, kann in einem Plattenwärmetauscher, der die Flachrohre 81a und 81b der oben geschilderten Konstruktion aufweist, die Bauhöhe reduziert werden. Aufgrund dessen, daß die obere Hälfte elyptisch ist, ist des weiteren die Festigkeit hoch, wodurch die gewünschte Festigkeit gegenüber Wechsellast und die Festigkeit gegenüber Zusammendrücken erreicht wird.
Lediglich die obere Hälfte sollte elyptisch sein, und zwar deshalb, weil die elyptische Form der oberen Hälfte in Bezug auf die Festigkeit ausreicht und weil die wirksame Fläche sichergestellt sein muß.
Da lediglich die obere Hälfte 44b, 45b des Einlaß-/Auslaßtankabschnittes 83 elyptisch gebaut ist, kann folglich in dem oben beschriebenen Plattenwärmetauscher die Festigkeit ohne einen nennenswerten Verlust des Kältemittelfließweges erhöht werden, wodurch die Geschwindigkeit des wiederholt unter Druck gesetzt Werdens und die plastische Festigkeit verbessert werden.
Des weiteren ist die Festigkeit in Bezug auf Zusammengedrückwerden des vollständigen Plattenwärmetauschers dadurch verbessert, daß die Festigkeit nicht nur in starre Richtung sondern auch in Umfangsrichtung erhöht wird.
Des weiteren wird die Konstruktion des Auslaßsammlers 89 und des Einlaßverteilers 88 in Bezug auf die Fig. 14 16 beschrieben.
Der Querschnitt des Auslaßsammlers 89 ist vertikal gesehen von länglicher Form, d.h., die vertikale Ausdehnung ist größer als die in die Breite. Das Innere des oberen Abschnittes 89b und der untere Abschnitt 89c weisen in Breitenrichtung eine elyptische, bogenförmige Form auf. Die Dicke TA des oberen Abschnittes 89b und des unteren Abschnittes 89c ist größer als die Dicke TB, der vertikalen Seitenabschnitte 89d und 89e. Die obere Fläche 89f des Auslaßsammlers 89 ist auf demselben Niveau wie das Flachrohr 81, 81a, 81b oder niedriger. Folglich fällt das vertikale Zentrum O&sub1; des Auslaßsammlers 89 nicht mit dem Zentrum O&sub2;, in der Höhenrichtung des Auslaßabschnittes oder des Flanschabschnittes 86b des Verbindungsloches zusammen. Die an dem inneren vertikalen Seitenabschnitt 89d des Auslaßsammlers 89 gelegene Abflußölfnung 89a wird mittels vertikalen Verschiebens in Bezug auf das Zentrum O&sub1; in Position gebracht.
Die untere Fläche 899 des Auslaßsammlers 89 sieht einen flachen Abschnitt vor, um somit die Regulierungsfunktion der oberen Endposition der Seitenpatte 90 zu gewährleisten.
Der Einlaßverteiler 88 hat die gleiche Konstruktion wie der Auslaßsammler 89 mit Ausnahme der Position der Versorgungsöffnung 88a. Die Versorgungsöffnung 88a des Einlaßverteilers 88 ist so angelegt, daß sie mit der Position des Verbindungsloches 86a, welches am anderen Ende des Bleches 86 liegt, zusammenfällt. Das Einlaßrohr 100 und das Auslaßrohr 101 für das Kältemittel sind mit dem Einlaßverteiler 88 bzw. dem Auslaßsammler 89 entsprechend verbunden. Unter der Bedingung, unter welcher der Verdampfer zusammengesetzt wird, ist die Außenfläche des Einlaßverteilers 88 bzw. des Auslaßsammlers 89 im wesentlichen eben mit der äußeren Fläche des Seitenbleches und dessen obere Fläche ist im wesentlichen eben mit der obersten Fläche des Flachrohres 81, so daß es insgesamt gesehen keine hervorstehenden Teile gibt. Mit anderen Worten, es wird kein Platz verschenkt.
Wenn an einem Plattenwärmetaucher das Hartlöten durchgeformt wird, sind der Einlaßverteiler 88 und der Auslaßsammler 89 an beiden Enden fixiert.
Obwohl die oberen und unteren Abschnitte des Einlaßverteilers 88 und des Auslaßsammlers 89 von elyptisch bogenförmiger Form in dem oben geschilderten Ausführungsbeispiel sind, können diese auch von normaler kreisförmiger Gestalt sein. Der Plattenwärmetauscher, bei dem der Einlaßverteiler bzw. Auslaßsammler nach der vorliegenden Erfindung angewendet wird, ist nicht auf Plattenwärmetauscher dieses Typs begrenzt. Der Einlaßverteiler bzw. Auslaßsammler kann bei vielen Wärmetauschern Anwendung finden. Die Konstruktion des Kernabschnittes ist nicht auf das oben aufgeführte Ausführungsbeispiel beschränkt.
Der Einlaßverteiler bzw. Auslaßsammler sieht im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung eine Gestalt ohne hervorstehende Teile an dem gesamten Plattenwärmetauscher vor, wobei gleichzeitig die Fläche des Fließweges erhalten bleibt. Da die oberen und unteren Abschnitte von kreisförmiger Gestalt sind, ist folglich die Festigkeit hoch, und es ergibt sich keine Verformung, wenn das Kältemittel fließt.

Claims

1. Plattenwärmetauscher (85) mit folgenden miteinander hart verlöteten Teilen:

- Flachrohre (81, 81a) gebildet durch zwei aneinandergefügte Bleche (82, 86),

wobei die Flachrohre einen Ein-/Auslaß-Tankabschnitt (83) mit einem Einlaß (13, 44, 87) und einem Auslaß (13, 45, 87) und einen Kernabschnitt (48 - 50) aufweisen;

- gewellte Kühlrippen (84), die alternierend mit den Flachrohren (81, 81a) einen Stapel bilden;

- Endbleche (86), welche an beiden gegenüberliegenden Seiten des Stapels angeordnet und in den jeweiligen End- Flach rohren (81a) enthalten sind;

- ein Zulaufverteiler (88) und ein Auslaufsammler (89), welche jeweils entsprechend an dem Einlaß des einen äußersten Flachrohres (81a) bzw. an dem Auslaß des anderen äußersten Flach rohres (81a) des Stapels angebracht sind, und

- ein Seitenblech (90), das als Außenblechverkleidung jeweils an beiden Seiten des Wärmeaustauschers vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß

- der obere Endabschnitt der Seitenbleche (90) als horizontaler Abschnitt (93) ausgebildet ist,

- der Zulaufverteiler (88) und der Auslaufsammler (89) am unteren Ende horizontale Flächen aufweisen,

- das obere Ende jedes der Seitenbleche (90) mit dem angrenzenden Endblech (86) verbunden ist,

- die Flächen der horizontalen Abschnitte (93) mit den am unteren Ende horizontalen Flächen des angrenzenden Verteilers bzw. Sammlers (88 bzw. 89) aneinanderstoßend durch Hartlöten verbunden sind, und

- der untere Endabschnitt jedes der Seitenbleche (90) mit dem angrenzenden Endblech (86) verbunden ist.

2. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, bei dem ein Löt-Übergangsradius R einer Hartlötverbindung (41) an dem Tankabschnitt (83) des Flachrohres (81) nicht weniger als 0.2 mm beträgt und bei dem ein vertikaler Abstand von einem Lötübergang (42) an dem Blech (86) zu einem Lötübergang (43) zwischen dem Verteiler bzw. Sammler (88 bzw. 89) und dem oberen Punkt der Hartlötung des Endbleches (86) nicht mehr als als 0.2 mm beträgt.

3. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, bei dem die Bleche (82) pressgeformt sind und der einen Einlaßabschnitt (44) und einen Auslaßabschnitt (45) an einem Ende und eine Fluidpassage (87) zwischen diesen Abschnitten einschließt, wobei eine obere Hälfte dieser Abschnitte (44, 45) elliptisch ist.

4. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, bei dem jeder Verteiler bzw. Sammler (88 bzw. 89) eine flache Querschnittsform aufweist, in welcher die vertikale Ausdehnung größer ist als die in der Breite des Verteilers bzw. Sammlers (88 bzw. 89), wobei die Ober- und Unterkanten (89f, 89g) des Verteilers bzw. Sammlers (88 bzw. 89) in Richtung auf dessen Breite bezogen eine kreisbogenförmige Gestaltung aufweisen, deren Dicke (tA) größer ist als die Dicke (tB) einer vertikalen Seitenwand (89d, 89e), und wobei das Zentrum (O&sub2;) eines Verbindungdloches zu dem an der vertikalen Seite gelegenen Tankabschnitt (83) in Bezug auf das Zentrum (O&sub1;) des Verteilers bzw. Sammlers (88 bzw. 89) verschoben ist.

5. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 4, bei dem eine Seitenfläche des Verteilers bzw. Sammlers (88 bzw. 89) im wesentlichen eben mit einer Außenfläche des Kernabschnittes (48 - 50) in Breitenrichtung gesehen ist und bei dem die obere Fläche des Verteilers bzw. Sammlers (88 bzw. 89) im wesentlichen eben mit einer Oberseite des Tankabschnittes (83) ist.