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DE10217581A1 - Wärmetauscher-Sammlerkonstruktion - Google Patents

Wärmetauscher-Sammlerkonstruktion

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Publication number
DE10217581A1
DE10217581A1 DE10217581A DE10217581A DE10217581A1 DE 10217581 A1 DE10217581 A1 DE 10217581A1 DE 10217581 A DE10217581 A DE 10217581A DE 10217581 A DE10217581 A DE 10217581A DE 10217581 A1 DE10217581 A1 DE 10217581A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
row
heat exchanger
rows
opposite ends
tubes
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE10217581A
Other languages
English (en)
Inventor
Jonathan P Wattelet
Stephen B Memory
Jeffrey A Logic
Mark G Voss
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Modine Manufacturing Co
Original Assignee
Modine Manufacturing Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Modine Manufacturing Co filed Critical Modine Manufacturing Co
Publication of DE10217581A1 publication Critical patent/DE10217581A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B40/00Subcoolers, desuperheaters or superheaters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/0008Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one medium being in heat conductive contact with the conduits for the other medium
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/02Tubular elements of cross-section which is non-circular
    • F28F1/022Tubular elements of cross-section which is non-circular with multiple channels
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    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
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    • F28F9/02Header boxes; End plates
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    • F25B2309/00Gas cycle refrigeration machines
    • F25B2309/06Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide
    • F25B2309/061Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide with cycle highest pressure above the supercritical pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
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    • F25B9/00Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/002Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
    • F25B9/008Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant being carbon dioxide

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Abstract

Ein Wärmetauscher der Einfachheit, Kompaktheit und hohe Effizienz schafft durch eine Konstruktion, die eine verlängerte Rohrstruktur einschließt, welche drei Reihen von abgeflachten Rohren mit mehreren Rohren umfasst, wobei eine erste Rohrreihe 30 und eine dritte Rohrreihe 50 eine zweite Rohrreihe 40 einklemmen. Die zweite Rohrreihe 40 endet in entgegengesetzten Enden 42, 44, auf welchen Kühlmittelanschlussstücke 46 bzw. 48 angeordnet sind. Die ersten und dritten Rohrreihen 30, 50 umfassen je eine Strecke, welche an das Rohr 40 anstößt und mit diesem in Wärmetauschbeziehung steht. Entgegengesetzte Enden 32, 34 des Rohrs 30 erstrecken sich über die Kühlmittelanschlussstücke 46 und 48 hinaus und sind in Kühlmittelanschlussstücken 36, 38 aufgenommen. Das Rohr 50 umfasst Teile 52 und 54, welche sich über die Kühlmittelanschlussstücke 46 und 48 hinaus erstrecken und in entgegengesetzten Enden 56, 58 enden. Die Enden 56, 58 stehen auch in Fließverbindung mit den Anschlüssen 36, 38.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung bezieht sich auf ein Sammlersystem für Wärmetauscher und ins­ besondere auf ein Sammlersystem für einen Saugleitungswärmetauscher in der Verwendung in Kühlsystemen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Wie gut bekannt ist, wird der Ablass von Kühlmitteln in die Atmosphäre als eine Hauptursache der Verminderung der Ozonschicht angesehen. Während Kühlmittel wie Hydrofluorkohlenwasserstoffe (HFC's) sicherlich umweltverträglicher sind als Fluorchlorkohlenwasserstoffe (CFC's), welche sie ersetzen, sind sie dennoch unerwünscht, da sie zum sogenannten Treibhauseffekt beitragen können.
Fluorchlorkohlenwasserstoffe und Hydrofluorkohlenwasserstoffe wurden beide lange in Automobilen verwendet, in welchen Gewicht und Menge wesentliche Punkte sind. Wenn ein Wärmetauscher im Klimaanlagensystem eines Automobils zu schwer ist, leidet die Benzinwirtschaftlichkeit des Fahrzeugs. Wenn er zu groß ist, wird nicht nur das Gewicht in ähnlicher Weise erhöht, sondern die Größe des Wärmetauschers kann den Entwickler des Fahrzeugs beim Erzielen eines aerody­ namisch "gleitenden" Designs behindern, welches ebenso die Benzinwirtschaft­ lichkeit erhöhen würde.
Ein großer Teil des Austretens von Kühlmittel in die Atmosphäre resultiert aus automobilen Klimaanlagensystemen, da der Kompressor nicht hermetisch abge­ riegelt werden kann, wie in feststehenden Systemen, wobei üblicherweise Dreh­ kraft über einen Riemen oder ähnliches aus dem Motor des Fahrzeugs benötigt wird. Als Konsequenz wäre es daher wünschenswert ein Kühlsystem zur Verwen­ dung in Automobilen zu schaffen, in welchem jegliches in die Atmosphäre ent­ weichendes Kühlmittel nicht so potenziell umweltschädlich wäre und wobei die Systemkomponenten klein und leicht bleiben, um die Benzinwirtschaftlichkeit nicht nachteilig zu beeinflussen.
Diese Probleme führten dazu, transkritische (transcritical) CO2-Systeme zur mög­ lichen Verwendung in Fahrzeugen in Betracht zu ziehen. Zum einen könnte das CO2, welches in solchen Systemen als Kühlmittel verwendet wurde, am Anfang aus der Atmosphäre gewonnen werden, was darin resultieren würde, dass, falls es aus dem System, in welchem es verwendet wurde, in die Atmosphäre zurückent­ weichen würde, keine Nettozunahme des CO2-Gehalts entstehen würde. Darüber hinaus schädigt CO2 die Ozonschicht nicht, obwohl es vom Gesichtspunkt des Treibhauseffekts her unerwünscht ist, und würde keine Zunahme des Treibhausef­ fekts bewirken, da es keine Nettozunahme des atmosphärischen CO2 s als Ergebnis des Entweichens gäbe.
Solche Systeme benötigen jedoch die Verwendung eines Saugleitungswärmetau­ schers um den Kühleffekt des Verdampfers auf Grund der thermodynamischen Eigenschaftsbeziehungen zu erhöhen. Ohne solche Verwendung werden ein un­ gewöhnlich hoher Massenstrom von CO2 und dementsprechend hohe Kompres­ soreingabeenergieniveaus erforderlich, um typischen Belastungen in Automobil- Klimaanlagensystemen zu begegnen. Durch die Verwendung eines Saugleitungs­ wärmetauschers könnten der CO2-Massenstrom und die Kompressoreingabeener­ gie gesenkt werden in der Erwartung, dass eine Verringerung der Größe des Sys­ temkompressors erzielt würde. Gleichzeitig bedingt die Hinzunahme eines Saugleitungswärmetauschers zum Automobil die Möglichkeit einer Zunahme des Gewichts sowie eines Mehrverbrauchs des bereits begrenzten Raums im Motor­ raum eines üblichen Fahrzeugs. Somit besteht ein wirklicher Bedarf an sehr kom­ pakten Saugleitungswärmetauschern.
Bisher wurden Saugleitungswärmetauscher nur in relativ großen Kühlsystemen verwendet, in welchen das Kühlmittel, einschließlich herkömmlicher Freone (Fre­ ons), welche aus dem Verdampfer entsorgt werden, als ein überhitzter Dampf in den Kompressor eingeführt werden müssen, um sicherzustellen, dass keine Flüs­ sigkeit in den Kompressor gelangt. Dies ist notwendig, da Kompressoren, welche herkömmlicherweise in Kühlsystemen verwendet werden, Verdrängervorrichtun­ gen (positive displacement devives) sind. Das heißt, wenn flüssiges Kühlmittel, welches in gasförmigem Kühlmittel in einem saturierten Zustand koexistent ist, in den Kompressor gelangen sollte, könnte ernsthafter Schaden auftreten.
Saugleitungswärmetauscher vermeiden diese Schwierigkeit, indem relativ heißes, kondensiertes Kühlmittel aus dem Auslass des Systemkondensators oder Gas­ kühlers in Wärmetauschbeziehung mit dem Kühlmittel, welches aus dem Ver­ dampfer an einer Position zwischen dem Verdampfer und dem Kompressor abge­ lassen wird, gebracht wird. Als Ergebnis wird der Kühlmittelstrom, welcher aus dem Verdampfer austritt, erhitzt. Der Saugleitungswärmetauscher ist so bemes­ sen, dass der Strom, welcher schlussendlich von dem Saugleitungswärmetauscher zum Kompressor transportiert wird, ein überhitzter Dampf mit einer Temperatur ist, welche typischerweise mehrere Grad über der Sättigungstemperatur des Kühlmittels bei dem Druck zu diesem Zeitpunkt im System liegt. Somit befindet sich kein Kühlmittel in der flüssigen Phase und der Kompressor erhält nur ein gasförmiges Kühlmittel. Ein typisches System dieser Art ist schematisch in Fig. 1 gezeigt.
Über Jahre hinweg wurden verschiedene Gegenstrom- oder Kreuzstrom-Arten von Wärmetauschern in einer Vielzahl von Wärmetauschoperationen angewendet. Eine Art von Gegenstromwärmetauscher verwendet im Allgemeinen konzentri­ sche Rohre, wobei eine Wärmetauschflüssigkeit im inneren Rohr in einer gegebe­ nen Richtung fließt und die andere Wärmetauschflüssigkeit in einem Raum zwi­ schen dem inneren Rohr und der Innenwand des äußeren Rohres in der gegenü­ berliegenden Richtung fließt. Eine andere Art von Gegenstromwärmetauscher umfasst flexible Rohre, welche in einer gleichbleibenden Länge auf einen Kanal aufgewunden sind, wobei Sammleranschlussstück an jedem Ende angeordnet sind.
Während diese Konstruktionen für die Zwecke, für die sie konstruiert sind, gut funktionieren, erfordert die Verwendung von konzentrischen Rohren Sammler­ systeme, welche im Allgemeinen arbeitsintensiv in der Herstellung und Montage sind, so dass das Produkt teuer ist.
Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, eines oder mehrere der obigen Probleme zu lösen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist die grundsätzliche Aufgabe der Erfindung, eine neue und verbesserte Sammlerkonstruktion für eine Wärmetauscher zu schaffen. Insbesondere ist es ein Ziel der Erfindung, ein Sammlersystem zu schaffen, welches die Herstellung eines Wärmetauschers gestattet, der kompakt, hocheffizient und von einfacher Kon­ struktion ist.
Eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung erreicht die obigen Ziele in einem Wärmetauscher, welcher eine verlängerte Rohrkonstruktion aufweist, wel­ che mindestens drei Fließkanäle aufweist, wobei jeder mehrere Öffnungen auf­ weist und wobei ein erster und dritter Fließkanal einen zweiten Fließkanal ein­ klemmen und in Wärmetauschbeziehung hiermit stehen, wobei der zweite Fließ­ kanal kürzer ist als die ersten und dritten Kanäle und der zweite Kanal gegenüber­ liegende Enden aufweist, wobei mindestens eines der gegenüberliegenden Enden des zweiten Kanals mit Einlass/Auslassanschlussstücken des zweiten Kanals aus­ gestattet ist. Die ersten und dritten Kanäle weisen jeweils Teile auf, welche sich über mindestens eines der gegenüberliegenden Enden des zweiten Kanals hinaus zu gegenüberliegenden Seiten von und um das Einlass/Auslassanschlussstück des zweiten Kanals erstrecken, um in gegenüberliegenden Enden des ersten und drit­ ten Kanals zu enden, wobei übereinstimmende Enden des ersten und dritten Ka­ nals einander benachbart sind und mindestens eines der Ein­ lass/Auslassanschlussstücke des ersten und dritten Kanals mit beiden benachbarten übereinstimmenden Enden der gegenüberliegenden Enden des ersten und dritten Kanals verbunden sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist jeder der Kanäle aus einem einzelnen Stück Rohr mit flachen Seitenwänden geformt, wobei die Stücke so zusammenge­ setzt sind, dass ihre Seitenwände aneinander liegen und miteinander in Wärme­ tauschbeziehung verbunden sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Teile des ersten und ersten und dritten Kanals im Allgemeinen konkav über das mindestens eine Ein­ lass/Auslassanschlussstück des zweiten Kanals und enden in den gegenüberlie­ genden Enden der ersten und dritten Kanäle.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind zwei Einlass/Auslassanschlussstücke der ersten und dritten Kanäle jeweils mit den benachbarten übereinstimmenden gegenüberliegenden Enden der ersten und dritten Kanäle verbunden.
Vorzugsweise weisen die ersten und dritten Kanäle bogenförmige Bereiche auf, welche sich über die Einlass/Auslassanschlussstücke der zweiten Reihe erstrecken und mit übereinstimmenden gegenüberliegenden Enden der ersten und dritten Kanäle konvergieren, wobei die ersten und dritten Kanäle längsgerichtet symmet­ risch über den zweiten Kanal sind und wobei die Einlass/Auslassanschlussstücke der ersten und dritten Kanäle jeweils mit den übereinstimmenden benachbarten gegenüberliegenden Enden der ersten und dritten Kanäle verbunden sind, und somit eine geschlossene Schleife um den zweiten Kanal bilden.
In einer bevorzugten Ausführungsform verbindet jedes Ende der ersten, zweiten und dritten Kanäle sich mit einem einstückigen Einlass/Auslasssammler, wobei der Sammler eine erste Öffnung in Fließverbindung mit dem zweiten Kanal und eine zweite Öffnung in Fließverbindung mit den ersten und dritten Kanälen um­ fasst.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der einstückige Sammler ein proxi­ males Ende und ein distales Ende auf, wobei die erste Öffnung an dem proxima­ len Ende und die zweite Öffnung an dem distalen Ende positioniert ist, wobei die ersten und dritten Kanäle sich je über die erste Öffnung erstrecken und an der zweiten Öffnung konvergieren.
In einer sehr bevorzugten Ausführungsform steht der zweite Kanal in Fließver­ bindung mit einer Öffnung in einer proximalen Endwand des Sammlers, wobei der erste Kanal in Fließverbindung mit einer Öffnung in einer ersten Seitenwand des Sammlers steht und der dritte Kanal in Fließverbindung mit einer Öffnung in einer zweiten Seitenwand gegenüber der ersten Seitenwand steht.
In einer sehr bevorzugten Ausführungsform beinhalten die ersten und zweiten Seitenwände jeweils eine dreieckig geformte Aussparung, in welcher eine Öff­ nung auf einer Fläche der Aussparung positioniert ist, wobei alle Öffnungen in Fließverbindung mit der zweiten Öffnung stehen, die ersten und dritten Kanäle sich im Wesentlichen vertikal zu jeder der Öffnungen erstrecken, so dass die ers­ ten und dritten Kanäle sich divergierend über die erste Öffnung hinaus erstrecken.
BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht eines Dampfkompressions-Kühlsystems nach dem Stand der Technik, umfassend einen Wärmetauscher, welcher nach der Erfindung in der Form eines Saugleitungswärmetauschers herge­ stellt ist;
Fig. 2 ist eine seitliche Aufrisszeichnung einer Ausführungsform eines Wärme­ tauschers nach der Erfindung;
Fig. 3 ist eine Draufsicht auf die Ausführungsform nach Fig. 2;
Fig. 4 ist eine Querschnittsdarstellung eines abgeflachten Rohres mit mehreren Öffnungen, verwendet in der Erfindung;
Fig. 5 ist eine seitliche Aufrisszeichnung einer anderen Ausführungsform eines Wärmetauschers nach der Erfindung;
Fig. 6 ist eine Draufsicht auf die Ausführungsform nach Fig. 4; und
Fig. 7 ist eine seitliche Aufrisszeichnung einer alternativen Ausführungsform eines Sammlers, verwendet in der Erfindung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Der Wärmetauscher nach der Erfindung wird als ein Saugleitungswärmetauscher in der Umgebung eines Dampfkompressionskühlsystems beschrieben. Jedoch kann die Erfindung effizient verwendet werden, wo immer drei oder mehr Kanäle vereinigt sind, um einen Wärmetauscher zu bilden und ist nicht auf einen Saugleitungswärmetauscher oder die Verwendung in einem Kühlsystem be­ schränkt, es sei denn, dass dies ausdrücklich in den anhängenden Ansprüchen ge­ nannt ist. Während Vorstehendes bedacht wird, wird auf Fig. 1 Bezug genommen.
Ein herkömmliches Kühlsystem, mit welchem ein Wärmetauscher nach der Erfin­ dung verwendet werden kann, z. B. ein Saugleitungswärmetauscher, ist in Fig. 1 beschrieben. Das System umfasst einen Kompressor 10, welcher Kühlmitteldampf aufnimmt und ihn zum Transport an einen Kondensator oder Gaskühler 12 komp­ rimiert. Typischerweise, jedoch nicht immer, wird der Kondensator 12 durch Um­ gebungsluft gekühlt, welche durch einen Ventilator 14 durch ihn hindurchgeführt wird. Als Ergebnis tritt heißes, flüssiges Kühlmittel, oder dichtes gasförmiges Kühlmittel aus dem Kondensator aus und wird zu einem Fließweg 16 eines Saugleitungswärmetauschers 18 und dann zu einer Expansionsvorrichtung 20 ge­ führt. Bei Verwendung in einem kritischen Kühlsystem tritt das Kühlmittel als dichter Dampf unter hohem Druck aus dem Kondensator/Gaskühler aus. In der Expansionsvorrichtung wird das Kühlmittel einem Druckabfall unterzogen und zu einem herkömmlichen Verdampfer 22 geführt. Typischerweise, aber nicht immer, wird zu kühlende Umgebungsluft mittels eines Ventilators 24 durch den Ver­ dampfer geleitet. Jedoch muss in manchen Fällen der Verdampfer 22 verwendet werden, um eine Flüssigkeit anstelle von Luft oder Gas zu kühlen.
Kühlmittel, welches aus dem Verdampfer austritt, wird dann zu einem Fließweg 25 innerhalb des Saugleitungswärmetauschers 18 geführt, wobei es weiter durch ein heißes Kühlmittel erhitzt wird, welches aus dem Kondensator 12 austritt und zur Expansionsvorrichtung 20 geführt wird. Zu diesem Zweck steht der Fließweg 25 in Wärmetauschbeziehung mit dem Fließweg 16. Das weitere Erhitzen erfolgt so, dass das Kühlmittel aus dem Saugleitungswärmetauscher 18 als überhitzter Dampf austritt und dann dem Einlass des Kompressors 10 zugeführt wird, um wiederverwendet zu werden.
Unter Bezugnahme auf die Figs. 2 und 3 wird eine beispielhafte Konstruktion des Saugleitungswärmetauschers 18 dargestellt. Dieser besteht aus drei Reihen abge­ flachten, mit mehreren Öffnungen versehenen Rohren. Eine erste, im Allgemeinen gerade Reihe von Rohr 30 endet in gegenüberliegenden Enden 32, 34, auf wel­ chen Kühlmittelanschlussstücke 36 bzw. 38 aufgenommen sind. Eine zweite Rohrreihe 40 umfasst ebenfalls eine im Wesentlichen gerade Strecke, welche an dem Rohr 30 anliegt und mit diesem in Wärmetauschbeziehung steht. Das Rohr 40 endet in gegenüberliegenden Enden 42, 44, auf welchen Kühlmittelanschluss­ stücke 46 bzw. 48 aufgenommen sind. Eine dritte Rohrreihe 50 umfasst eine im Wesentlichen gerade Strecke, welche an dem Rohr 40 anliegt und mit diesem in Wärmetauschbeziehung steht, so dass das Rohr 40 zwischen dem Rohr 30 und dem Rohr 50 "eingeklemmt" ist. Das Rohr 50 ist zum Rohr 30 symmetrisch und umfasst konkave, bogenförmige Bereiche 52, 54, welche sich über die Anschluss­ stücke 46, 48 hinaus erstrecken und in gegenüberliegenden Enden 56, 58 enden. Die Enden 56, 58 stehen wiederum in Fließverbindung mit den Anschlussstücken 36 bzw. 38. Somit ist das Rohr 50 hydraulisch parallel zu dem Rohr 30.
Jedes der Rohre 30, 40, 50 ist ein mit mehreren Öffnungen versehenes Rohr mit abgeflachten Seiten, wie oben beschrieben. Ein typischer Querschnitt eines abge­ flachten Rohres mit mehreren Öffnungen ist in Fig. 4 gezeigt und wird im Fol­ genden genauer beschrieben.
Genauer gesagt, umfasst jedes der abgeflachten Rohre 30, 40, 50 gegenüberlie­ gende abgeflachte Seiten 60, 62 und abgerundete Ränder 64, welche sich über die kleinere Abmessung des Rohres erstrecken. Innerhalb des Rohres werden eine Vielzahl von Öffnungen 66 durch Stege 68 getrennt. Typischerweise wird solch ein Rohr durch Extrusion geformt, das selbe kann jedoch auch als sogenanntes vorgefertigtes Rohr ausgebildet sein, d. h. ein abgeflachtes Rohr mit einem inneren Einschub, welche mit den Innenwänden verlötet ist, um die mehreren Öffnungen zu definieren.
Im üblichen Fall weisen die Öffnungen 66 relativ geringe hydraulische Durch­ messer auf, d. h. einen hydraulischen Durchmesser von bis zu 0,1778 cm (0,07 Inch). Hydraulischer Durchmesser ist wie herkömmlich definiert, nämlich das vierfache der Querschnittsfläche einer Öffnung 66 geteilt durch seinen benetzten Umfang. Rohre mit Öffnungen größeren hydraulischen Durchmessers können jedoch auch verwendet werden, wenn dies gewünscht wird.
Aus Fig. 2 kann man ersehen, dass das zweite Rohr 40 sowohl an das erste Rohr 30 als auch das dritte Rohr 50 anliegt und mit ihnen in Wärmetauschbeziehung steht. Um den Wärmetausch zwischen den Rohren weiter zu fördern, wird jedes der Rohre 30, 40, 50 schweißgelötet, so dass sie metallurgisch durch einen Mon­ tageprozess verbunden sind, welcher Löten im Bereich der Widerlage umfasst.
In manchen Fällen sind nur die Enden 32, 42 und 56 mit den Anschlussstücken 36 und 46 verbunden. Die gegenüberliegenden Enden 34, 44 und 58 der Rohre 30, 40, 50 sind durch jegliche geeigneten Mittel zu Sammlern verbunden.
Eine weitere Ausführungsform nach den Fig. 5 und 6 gestattet eine kompakte Unterbringung des Saugleitungswärmetauschers. Jedes der Rohre 30, 40 und 50 ist im Allgemeinen Y-förmig und umfasst eine erste im Wesentlichen gerade Länge 70 und eine zweite im Wesentlichen gerade Länge 72, welche durch eine U-förmige Kehre 74 verbunden sind. Die Anschlussstücke 36, 38, 46, 48 können innere Blindbohrungen 80 umfassen, die wie bei 82 in der Nähe ihrer Öffnungen 84 mit einem Gewinde an eine Seite jedes Anschlussstückes angebracht sind. Systemkanäle sind selbstverständlich auf herkömmliche Art mit den Anschlusstü­ cken verbunden.
Um die Kompaktheit weiter zu fördern kann ein einstückiger Sammler, allgemein mit 90 bezeichnet, verwendet werden, wie in Fig. 7 gezeigt. Der Sammler umfasst Seiten 92, 94 und Enden 96, 98, durch welche die Rohre 30, 40 und 50 in Fließ­ verbindung mit einer ersten Öffnung 100 und einer zweiten Öffnung 102 stehen. Genauer gesagt umfasst jede der Seiten 92, 94 eine dreieckige Aussparung 110 bzw. 112. Eine Seitenwand 114 und 116 jeder der Aussparungen 110 und 112 umfasst eine Öffnung (nicht dargestellt), welche die Enden 32, 56 mit Fließdurch­ gängen 122 und 120 verbindet, so dass die Rohre 30, 50 (respektive) in Fließver­ bindung mit der zweiten Öffnung 102 stehen. Die Enden 32, 56 der Rohre 30, 50 erstrecken sich vertikal von den Seitenwänden 116 und 114 um sich über die erste Öffnung 100 hinaus zu erstrecken. Teile 130 und 132 der Rohre 30, 50 konvergie­ ren dann, um an dem Rohr 40 zum Wärmetausch hiermit anzuliegen. Das Rohr 40 ist mit einer Öffnung (nicht gezeigt) in dem Ende 98 des Sammlers 90 verbunden.
Die Öffnung verbindet sich wiederum mit einem Fließdurchgang 140, welcher das Rohr 40 und die erste Öffnung 100 in Fließverbindung setzt. Der einstückige Sammler 90 realisiert größere Wärmeübertragung, da die Wärmeübertragung in­ nerhalb des Sammlers 90 selbst stattfinden kann.
Es muss festgestellt werden, dass die konkaven Enden der Rohre 30 und 50 konti­ nuierliche Kurven verwenden, wie in der Ausführungsform nach Fig. 2 und 3 ge­ zeigt, oder eine oder zwei Biegungen, welche in einem spitzen Winkel von deut­ lich weniger als 90° gebogen sind, z. B. der ca. 45° Winkel in der Ausführungs­ form nach Fig. 7. Dieses Merkmal der Erfindung minimiert ein Knicken der Roh­ re sowie die Größe der Umhüllung, welche die Enden der Rohre umfasst, um Kompaktheit zu garantieren.
Eine einfache und kompakte Sammlerkonstruktion für einen Wärmetauscher wird geschaffen.

Claims (16)

1. Wärmetauscher, umfassend
eine verlängerte Rohrstruktur mit mindestens drei Reihen von Fließkanä­ len, wobei jede Reihe mehrere Eingänge aufweist und wobei eine erste und dritte Reihe eine zweite Reihe einklemmen und in Wärmetauschbeziehung stehen;
wobei die zweite Reihe kürzer ist als die erste und dritte Reihe und die zweite Reihe gegenüberliegende Enden aufweist;
mindestens eines der beiden gegenüberliegenden Enden der zweiten Reihe ist mit einem Einlass/Auslassstück der zweiten Reihe ausgestattet;
die ersten und dritten Reihen weisen jeweils Teile auf, welche sich über mindestens eines der gegenüberliegenden Enden der zweiten Reihe hinaus zu gegenüberliegenden Seiten von und um die Einlass/Auslassstücke der zweiten Reihe erstrecken, um in gegenüberliegenden Enden der ersten und dritten Reihe zu enden, wobei übereinstimmende der gegenüberliegenden Enden der ersten und dritten Reihe einander benachbart sind; und
mindestens eines der Einlass/Auslassstücke der ersten und dritten Reihe ist mit den benachbarten übereinstimmenden der gegenüberliegenden Enden der ersten und dritten Reihe verbunden.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, wobei jede der Reihen aus einem ein­ zelnen Rohrstück mit flachen Seitenwänden geschaffen ist, wobei die Stü­ cke mit ihren Seitenwänden in Widerlager montiert sind und miteinander in Wärmetauschbeziehung verbunden sind.
3. Wärmetauscher nach Anspruch 1, wobei die Teile der ersten und dritten Reihe im Wesentlichen konkav um die Einlass/Auslassstücke der zweiten Reihe sind und in den gegenüberliegenden Enden der ersten und dritten Reihe enden.
4. Wärmetauscher nach Anspruch 1, wobei die zweite Reihe eine im We­ sentlichen gerade Strecke umfasst, welche die gegenüberliegenden Enden der zweiten Reihe verbindet.
5. Wärmetauscher nach Anspruch 1, wobei jede der ersten, zweiten und drit­ ten Reihen im Wesentlichen Y-förmig ist, mit einer U-förmigen Biegung, welche die im Wesentlichen geraden divergierenden Strecken verbindet.
6. Wärmetauscher, umfassend:
eine verlängerte Rohrstruktur mit mindestens drei Reihen von Fließkanä­ len, wobei jede Reihe mehrere Eingänge aufweist und wobei eine erste und dritte Reihe eine zweite Reihe einklemmen und in Wärmetauschbeziehung damit stehen;
wobei die zweite Reihe kürzer ist als die erste und dritte Reihe und die zweite Reihe gegenüberliegende Enden aufweist, welche mit Ein­ lass/Auslassstücken der zweiten Reihe ausgestattet sind;
die ersten und dritten Reihen weisen jeweils Teile auf, welche sich über beide der gegenüberliegenden Enden der zweiten Reihe hinaus zu gegenü­ berliegenden Seiten von und um die Einlass/Auslassstücke der zweiten Reihe erstrecken, um in gegenüberliegenden Enden der ersten und dritten Reihe zu enden, wobei übereinstimmende der gegenüberliegenden Enden der ersten und dritten Reihe einander benachbart sind; und
zwei Einlass/Auslassstücke der ersten und dritten Reihe je mit den be­ nachbarten übereinstimmenden der gegenüberliegenden Enden der ersten und dritten Reihe verbunden sind.
7. Wärmetauscher nach Anspruch 6, wobei jeder der Fließkanäle aus einem einzelnen Rohrstück mit flachen Seitenwänden geschaffen ist, wobei die Stücke mit ihren Seitenwänden in Widerlager montiert sind und miteinan­ der in Wärmetauschbeziehung verbunden sind.
8. Wärmetauscher nach Anspruch 6, wobei Teile der ersten und dritten Fließkanalreihen im Wesentlichen konkav um die Einlass/Auslassstücke der zweiten Reihe sind und in den gegenüberliegenden Enden der ersten und dritten Reihe enden.
9. Wärmetauscher nach Anspruch 6, wobei der Fließkanal der zweiten Reihe eine im Wesentlichen gerade Strecke umfasst, welche die gegenüberlie­ genden Enden der zweiten Reihe verbindet.
10. Wärmetauscher nach Anspruch 6, wobei jeder Fließkanal der ersten, zwei­ ten und dritten Reihen im Wesentlichen Y-förmig ist, mit einer U- förmigen Biegung, welche die im Wesentlichen geraden divergierenden Strecken verbindet.
11. Wärmetauscher, umfassend:
eine verlängerte Rohrstruktur mit drei Rohren mit flachen Seiten und ge­ genüberliegenden offenen Enden und so ausgerichtet, dass sie drei Reihen formen, wobei ein erstes und drittes Rohr ein zweites Rohr längs ein­ klemmen;
wobei das zweite Rohr kürzer ist als das erste und dritte Rohr und das zweite Rohr offene Enden aufweist, welche mit Einlass/Auslassstücken der zweiten Reihe ausgestattet sind;
wobei das erste und dritte Rohr im Wesentlichen gleich lang sind und in Widerlager und in Wärmetauschverbindung mit jeder der flachen Seiten des zweiten Rohrs stehen;
wobei das erste und dritte Rohr je einen bogenförmigen Bereich aufwei­ sen, welcher sich über die Einlass oder Auslassstücke der zweiten Reihe erstreckt und mit Übereinstimmenden der gegenüberliegenden Enden der ersten und dritten Rohre konvergiert;
wobei das erste und dritte Rohr längssymmetrisch zu dem zweiten Rohr sind; und
wobei die Einlass/Auslassstücke des ersten und dritten Rohres je mit den übereinstimmenden benachbarten gegenüberliegenden Enden des ersten und dritten Rohres verbunden sind, wodurch eine geschlossene Schleife um das zweite Rohr gebildet wird.
12. Wärmetauscher nach Anspruch 11, wobei jedes Ende der ersten, zweiten, und dritten Rohre sich zu einem einstückigen Sammler verbinden;
wobei der Sammler eine erste Öffnung in Fließverbindung mit dem zwei­ ten Rohr umfasst; und
wobei der Sammler eine zweite Öffnung in Fließverbindung mit dem ers­ ten und dritten Rohr aufweist.
13. Wärmetauscher nach Anspruch 12, wobei der Sammler ein proximales und ein distales Ende aufweist;
wobei die erste Öffnung an dem proximalen Ende des Sammlers positio­ niert ist;
wobei die zweite Öffnung an dem distalen Ende des Sammlers positioniert ist.
14. Wärmetauscher nach Anspruch 12, wobei die ersten und dritten Rohre je über die erste Öffnung erstreckt sind und konvergieren, um in Fließverbin­ dung mit der zweiten Öffnung zu stehen.
15. Wärmetauscher nach Anspruch 13, wobei das zweite Rohr in Fließverbin­ dung mit einer Öffnung in einer proximalen Endwand des Sammlers steht, das erste Rohr in Fließverbindung mit einer Öffnung in einer ersten Sei­ tenwand des Sammlers steht, und das dritte Rohr in Fließverbindung mit einer Öffnung in einer zweiten Seitenwand entgegengesetzt der ersten Seitenwand steht.
16. Wärmetauscher nach Anspruch 15, wobei die erste und zweite Seitenwand je eine dreieckige Aussparung umfassen, in welcher eine Öffnung auf ei­ ner Seite der Vertiefung positioniert ist, wobei jede der Öffnungen in Fließverbindung mit der zweiten Öffnung steht, wobei die ersten und drit­ ten Rohre sich im Wesentlichen vertikal zu jeder der Öffnungen erstre­ cken, so dass die ersten und dritten Rohre sich divergierend über die erste Öffnung erstrecken.
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