(57)【要約】【課題】  圧力および温度勾配に関して超臨界冷凍サイクルの諸条件を考慮しかつ極力高い効率（ＣＯＰ、すなわち成績係数）を有する熱交換器を提供する。【解決手段】  熱交換器、特に超臨界冷凍サイクル用の熱交換器であって、管とフィンとからなるブロックを有する。フィンが気体媒体、特に空気を表面に流すことができる。複数列に配置される管が特に気体媒体と十字向流で第２媒体、特に冷媒を流通させることができる。少なくとも４つの管列（１．１、１．２、１．３、１．４）が気体媒体の流れ方向Ｌで前後に配置されている。【選択図】  図１ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換器、特に超臨界冷凍サイクル用の熱交換器であって、管とフィンとからなるブロックを有し、フィンが気体媒体、特に空気を表面に流すことができ、複数列に配置される管が特に気体媒体と十字向流で第２媒体、特に冷媒を流通させることができるものにおいて、少なくとも４つの管列（１．１、１．２、１．３、１．４）が気体媒体の流れ方向Ｌで前後に配置されていることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
少なくとも５つの管列（２．１、２．２、２．３、２．４、２．５）が前後に配置されていることを特徴とする、請求項１記載の熱交換器。
【請求項３】
６つの管列（３．１、３．２、３．３、３．４、３．５、３．６）が前後に配置されていることを特徴とする、請求項１または２記載の熱交換器。
【請求項４】
管が扁平管（９）として構成され、フィンが波形フィン（１０、１２、１３、１５）として構成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項記載の熱交換器。
【請求項５】
扁平管（９）が押出し多室管として構成されていることを特徴とする、請求項４記載の熱交換器。
【請求項６】
１管列（１．１、１．２、１．３、１．４）の管Ｒが並行に流通可能であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項記載の熱交換器。
【請求項７】
管列（１．１〜１．４；２．１〜２．５；３．１〜３．６）が前後で流通可能であることを特徴とする、請求項６記載の熱交換器。
【請求項８】
少なくとも１つの管列（４．３、４．４）が、順次流通可能な個々の管を有する管セグメント（３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ）に区分されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項記載の熱交換器。
【請求項９】
管セグメント（３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ）に区分された管列（４．３、４．４）が、気体媒体の流れ方向Ｌで、区分されていない管列（４．１、４．２）の前に配置されていることを特徴とする、請求項８記載の熱交換器。
【請求項１０】
すべての管列（６．１〜６．４；７．１〜７．４）が、前後で流通可能な管セグメント（１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ）に区分されていることを特徴とする、請求項８記載の熱交換器。
【請求項１１】
管セグメント（１ａ〜４ｂ）が異なる数の管を有することを特徴とする、請求項１０記載の熱交換器。
【請求項１２】
管セグメント（１ａ〜４ｂ）がほぼ同数の管を有することを特徴とする、請求項１０記載の熱交換器。
【請求項１３】
１管列（６．１；６．２）の２つの管セグメント（１ａ、１ｂ；２ａ、２ｂ）の管数（ａ、ｂ）の比ａ／ｂが０．７〜１．３５の範囲内であることを特徴とする、請求項１０記載の熱交換器。
【請求項１４】
管セグメント（１ａ、１ｂ；２ａ、２ｂ；３ａ、３ｂ；４ａ、４ｂ）が集合管によって結合されかつ隔壁によって集合管内で分離されていることを特徴とする、請求項８〜１３のいずれか１項記載の熱交換器。
【請求項１５】
隣接する管列が方向転換部材（Ｖ）によって相互に結合されていることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか１項記載の熱交換器。
【請求項１６】
個々の管列（８．１〜８．４）の波形フィン（１０）が断熱されていることを特徴とする、請求項４〜１５のいずれか１項記載の熱交換器。
【請求項１７】
それぞれ２つの管列（１１．１、１１．２；１１．３、１１．４）が、共通する連続した波形フィン（１２、１３）を有することを特徴とする、請求項４〜１５記載の熱交換器。
【請求項１８】
すべての管列（１４．１〜１４．４）が、共通する連続した波形フィン（１５）を有することを特徴とする、請求項４〜１５記載の熱交換器。
【請求項１９】
さまざまな管列（１１．１〜１１．４）の扁平管（９）が互いに一直線に並べて配置されていることを特徴とする、請求項４〜１８のいずれか１項記載の熱交換器。
【請求項２０】
異なる管列（１６．１〜１６．４）の扁平管（９）が相互にずらして配置されていることを特徴とする、請求項４〜１８のいずれか１項記載の熱交換器。
【請求項２１】
扁平管（９）の横ピッチｔＲがすべての管列（１６．１〜１６．４）で同じであることを特徴とする、請求項４〜２０のいずれか１項記載の熱交換器。
【請求項２２】
隣接する管列の横ピッチｔＲがさまざまであることを特徴とする、請求項４〜２０記載の熱交換器。
【請求項２３】
ブロックが高さＨ、幅Ｂのフィン付き正面を有し、Ｂ／Ｈの比が０．８〜１．２の範囲内であることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の熱交換器。
【請求項２４】
正面がほぼ正方形に構成されていることを特徴とする、請求項２３記載の熱交換器。
【請求項２５】
正面が４ｄｍ２〜１６ｄｍ２の範囲内の面積Ａを有することを特徴とする、請求項２３または２４記載の熱交換器。
【請求項２６】
先行請求項のいずれか１項記載の熱交換器の、自動車内で主にＲ７４４（ＣＯ２）で作動される空調装置の超臨界冷凍サイクル中でガス冷却器としての使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器、特に超臨界冷凍サイクル用の熱交換器であって、管とフィンとからなるブロックを有し、フィンが気体媒体、特に空気を表面に流すことができ、複数列に配置される管が特に気体媒体と十字向流で第２媒体、特に冷媒を流通させることができるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
超臨界冷凍サイクル用熱交換器は冷凍プロセスが約１２０バールまでの高い圧力で経過するので管および集合容器に耐圧構造様式を必要とする。このような熱交換器が特許文献１、特許文献２、特許文献３により公知である。これら公知の熱交換器は、一部はＣＯ２（Ｒ７４４）で作動する超臨界冷凍サイクルにおいてガス冷却器として利用され、２つの集合管を備えた単列構造様式、すなわち押出し多室管として構成されかつそれらの末端を集合管内で例えば蝋付によって固着密封された扁平管の列を、実質的に特徴としている。冷媒はガス冷却器を‐特許文献２に示されたように‐蛇行状に、すなわち多路式に流通し、冷媒は空気流れ方向に垂直な平面、すなわちガス冷却器の高さ方向または幅方向で方向転換される。
【０００３】
特許文献４により公知の冷媒凝縮器では２つの単列熱交換器が空気流れ方向で前後に配置され、冷媒側で前後に接続されている（いわゆる複式熱交換器）。公知の凝縮器では冷媒と空気が互いに十字向流で案内される。すなわち、冷媒は下流側熱交換器（管列）に流入し、上流側熱交換器（管列）を介して凝縮器から進出する。１つの熱交換器の各管列は管群または管セグメントに区分されており、凝縮する冷媒にとって流れ横断面が減少する。管列は押出し扁平管からなり、それらの間に波形フィンが配置されている。各管列が集合管と一緒に熱交換ユニットを形成し、この熱交換ユニットは管部材によって別の熱交換ユニットと冷媒側で結合されている。
【０００４】
類似の多列熱交換器、車両空調装置冷媒用凝縮器が特許文献５により公知である。そこでも冷媒、すなわちＲ１３４ａ等の従来の冷媒が周囲空気と十字向流で案内され、一般に４つの管列が空気側で前後に配置されている。これは扁平フィンを備えた円形管、すなわち機械的に接合された熱交換ブロックである。
【０００５】
自動車空調装置では自動車エンジンルーム内で冷却材／空気冷却器の前に凝縮器が配置されている。凝縮器から流出する暖空気は引き続き冷却材／空気冷却器を流通する。このような配置は前記種類のＣＯ２空調装置用ガス冷却器用‐それゆえに、その背後に設けられる冷却材／空気冷却器に適合された比較的大きな正面を有する単列構造様式用‐にも予定されている。この構造様式と配置はさまざまな欠点を有する。まず第一に、ガス冷却器を冷却材冷却器の前に配置すると、一方でガス冷却器による付加的圧側圧力降下のゆえに、他方で流通する空気へのガス冷却器からの熱放出に起因した空気加温のゆえに、冷却材冷却器の性能が妨げられる。次に、冷却材冷却器の前に配置されるガス冷却器は特定の走行動作点において走行速度もしくはファン能力に依存した特定の空気量を受け取るだけである。つまり自動車の空気調和は車両走行状態に極端に左右される。つまり本発明の根底にある問題は、前記諸欠点を防止する特に超臨界冷凍サイクル用の熱交換器を提供することにある。
【０００６】
非特許文献１においてガス冷却器の２つの構成、つまりいわゆる多路熱交換器、多路で流通する単列熱交換器と多列向流熱交換器が対比され比較され、その際、冷媒側で前後に接続される３つの管列が設けられている。冷媒ＣＯ２（Ｒ７４４）は超臨界状態で、すなわち単相でガス冷却器に流入するので、一定温度で凝縮する従来の冷媒（Ｒ１３４ａ）とは異なり、比較的高い温度勾配を有する。この温度勾配は３列向流熱交換器において効果的に減退させることができ、それゆえに著者らはこの解決を優先している。同様の結果に達したのが非特許文献２の著者らである。そこでも、低減された正面と空気流れ方向で高められた奥行とを有する向流熱交換器（counter flow heat exchanger）が有利なガス冷却器として述べられている。
【特許文献１】独国特許出願公開第１９９０６２８９号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０００７１５９号明細書
【特許文献３】国際公開第９８／５１９８３号パンフレット
【特許文献４】欧州特許第４１４４３３号明細書
【特許文献５】欧州特許第４０１７５２号明細書
【非特許文献１】J. M. Yin, C. W. Bullard, P. S. Hrnjak: Design Strategies for R744 Gas Coolers, 所収: IIF-IIR Commission B1, B2, Purdue University USA-2000
【非特許文献２】J. Peterson, A. Hafner, G. Skaugen: Development of compact heat exchangers for CO2 air-conditioning systems, 所収: Int. J. Refrig. Vol. 21, No. 3, pp. 180−193, 1998
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、圧力および温度勾配に関して超臨界冷凍サイクルの諸条件を考慮しかつ極力高い効率（ＣＯＰ、すなわち成績係数）を有する前記種類の熱交換器を提案することである。さらに、この熱交換器はその寸法に関して、自動車エンジンルーム内に簡単に収容できかつ十分に冷却空気を供給することができるような状態にする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の解決手段は各請求項に記載された熱交換器である。
【発明の実施の形態】
【０００９】
前述の課題は、少なくとも４つの管列が気体媒体の流れ方向Ｌで前後に配置されていることによって解決される。本発明によれば、主に向流で作動される熱交換器が少なくとも４つの管列を有し、管列は空気流れ方向で前後に配置されている。向流とはここでは、流れ媒体、主にＣＯ２がまず下流側管列に流入し、上流側管列から再び流出することを意味する。それとともに、熱交換器に流入する冷却空気は、少なくとも３つの管列内で既に冷却もしくは予冷された流れ媒体に衝突する。媒体を順次流通させるこれら４つの管列内で、約１００℃の温度差を有する温度勾配は十分に低い圧力降下において空気側で効果的に減退させることができる。熱交換器の少なくとも４列構成によって正面は小さくすることができ、熱交換器は立方体の方向でコンパクトな寸法となる。それとともに、熱交換器が特にＣＯ２空調装置のガス冷却器として自動車内で利用される場合熱交換器が車両エンジンルーム内の任意個所に収容できる利点が達成される。上記諸欠点と結び付いた冷却材冷却器前への配置は省かれる。熱交換器の冷却は付加的空気通路と特殊なファンとによって行うことができる。それとともに、自動車走行状態に左右されないことも達成され、これにより車内の一定した空気調和も保証されている。さらに、本発明に係る熱交換器の効率（ＣＯＰ）は技術の現状による匹敵する熱交換器に殆ど劣らないことが判明した。
【００１０】
本発明の有利な１構成によれば、少なくとも５つもしくは最適には６つの管列が前後に配置されている。それとともに、空気側圧力降下と重量を過度に強く高めることなく、熱交換器の性能がさらに高まる利点が達成される。
【００１１】
本発明の他の有利な１構成によれば、管が扁平管として、主に押出し多室管として構成され、フィンが波形フィンとして構成されており、これらが一緒に高能力の耐圧蝋付熱交換ブロックを生じる。
【００１２】
本発明の他の有利な構成において１管列の管はすべて並行に流通可能であり、主にこれらの管列が順次流通させ、それぞれ管列ごとに奥行方向でいわゆる方向転換が起きる。従って個々の管列は上から下、下から上へと交互に流通させる。これにより管内に流れ媒体用に長い経路と効果的冷却が得られる。
【００１３】
本発明の有利な構成において個々の管列は順次流通可能な管セグメントまたは管群を有する‐流れ媒体は１管列の「幅方向」で方向転換される。これにより、流れ経路が長くなりかつ流れ媒体の冷却が強まるという利点が達成される。
【００１４】
本発明の有利な展開において個々の管列のみまたはすべての管列を管セグメントに分割することができ、流れ経路がなお一層延長される。管セグメント内の管の数は１管列の管数の半分にほぼ一致するが、しかし異なる管セグメントが生じるように相違させることもできる。それとともに例えば管を水平に配置した場合ブロックの下側領域または上側領域で流れ速度を変更し、それとともに熱伝達も変更することができる。
【００１５】
本発明の有利な構成において各管列が独自の波形フィンを有し、すなわち隣接管列の波形フィンは断熱もしくは熱的に絶縁されている。それとともに流れ媒体の最大冷却が得られる。
【００１６】
しかし本発明の他の構成において、隣接管列、例えば２つの管列用に１つの共通する波形フィン、すなわち連続した波形フィンを設けるのが有利なこともある。これはなかんずく製造技術上の諸利点を意味する。
【００１７】
本発明の他の有利な構成において、すべての管列用に１つの共通する連続した波形フィンが設けられており、すなわち個々の管列の間に熱的連結が設けられている。こうして流れ媒体用に別の温度分布が得られる。
【００１８】
本発明の有利な構成において隣接管列の管は一直線に並べて配置されており、これは例えば連続した波形フィンにとって前提条件である。そのことから空気側圧力降下が小さくなる。
【００１９】
しかし本発明の他の有利な構成において管は互いにずらして配置しておくこともでき、これは確かに大きな空気側圧力降下をもたらすのではあるが、しかし熱交換器の能力を高めもする。
【００２０】
本発明の他の有利な構成において熱交換器の正面は正方形であり、または高さおよび幅の寸法に関して正方形に近似している。高さに対する幅の有利な比は０．８〜１．２の範囲内である。そのことの利点として、ファンが正面を十分にカバーするので、冷却空気の移送にとって正面の下流または上流に１つのファンで間に合う。
【００２１】
本発明の他の有利な構成において正面は４〜１６ｄｍ２の範囲内の面積を有する。それとともに、従来の熱交換器に比べて低減された正面と同時に拡大された奥行が達成される。すなわち、熱交換器は立方体に近似したコンパクトな形状を有し、従ってエンジンルーム内の任意個所に配置することができる。他方で、冷却材冷却器は前置された凝縮器またはガス冷却器によってその能力をもはや損なわれない。
【００２２】
本発明の他の有利な構成において、多数の展開構成を有する前記熱交換器は、ＣＯ２で作動する自動車空調装置の超臨界冷凍サイクル内でガス冷却器として使用される。それとともに上記すべての利点が達成される。
【００２３】
本発明の実施例が図面に示してあり、以下で詳しく説明される。
【実施例】
【００２４】
図１ａ、図１ｂ、図１ｃが略図で第１実施例を示す本発明に係る熱交換器は超臨界冷凍サイクル用ガス冷却器として構想されかつ利用可能である。特にこのガス冷却器は冷媒ＣＯ２（Ｒ７４４）で作動する自動車空調装置用に使用可能である。
【００２５】
図１ａは冷媒ＣＯ２を流通させかつ周囲空気によって冷却されるガス冷却器１用の４列管システムを示しており、空気流れ方向は矢印Ｌで示してある。ガス冷却器１は空気流れ方向Ｌで前後に配置される４つの管列１．１、１．２、１．３、１．４を有し、管列はそれぞれ互いに並行に延びる管を有し、管は矢印Ｒで示してある。各管列１．１〜１．４は、それぞれ並行に流通させる同数の管を有する。個々の管列は冷媒側で前後に接続されている。すなわち、管列は破線の矢印Ｖで表した冷媒結合によって互いに結合されている。この結合Ｖは「奥行方向」における冷媒の方向転換と称され、奥行方向は空気方向Ｌとは逆である。冷媒はまず、点線の矢印Ｅで表すように下流側列１．１に流入し、次に個々の列を流通後、奥行方向で３回方向転換され、上流側列１．４を流通後、点線の矢印Ａで表したように出口Ａを介してガス冷却器から進出する。空気と冷媒のこの流れモデルが十字向流と称される。冷媒ＣＯ２は例えば１２５バールの圧力と約１３０℃の温度でガス冷却器に、すなわち管列１．１に流入する。管列１．４を通してガス冷却器１に流入する空気の温度は約４５度である。ＣＯ２空調装置が超臨界範囲内で作動するので、熱排出は、‐Ｒ１３４ａを使った冷凍サイクルにおけるように‐一定した温度での凝縮によってではなく、低下する温度において、すなわち１３０℃から約５０℃に至る温度勾配において行われる。この８０℃の温度差は個々の管列１．１〜１．４を流通するとき漸次的に減退される。数字は例として挙げたものであり、一部では温度差はなお一層大きく、すなわち約１００℃である。ガス冷却器１はいわゆるフィン付き正面を有し、これは空気を付加される管列１．４の面であり、寸法Ｂ×Ｈ（幅×高さ）を有する。この定義は本発明に係るすべてのガス冷却器にあてはまる。
【００２６】
図１ｂは本発明の他の実施例、つまり５つの管列２．１、２．２、２．３、２．４、２．５を有するガス冷却器２を示しており、管列は空気流れ方向Ｌで前後に配置され、冷媒側でも前後に接続されている。図１ａと同じ部品には同じ符号が付けてある。冷媒の流入はＥで起き、流出はＡで起きる。個々の管列の結合は結合管路Ｖを通して行われる。従ってこのガス冷却器２は付加的管列によってガス冷却器１と相違しているにすぎず、これにより、ガス冷却器１に比べてガス冷却器２の能力向上が達成される（図８も参照）。
【００２７】
図１ｃは本発明の他の実施例、つまり６つの管列３．１〜３．６を有するガス冷却器３を示す。やはり図１ａ、図１ｂにおけると同じ流れモデル、すなわち十字向流が基礎となっている。冷媒がＥで流入後、冷媒がＡで流出するまで、空気流れ方向Ｌとは逆に奥行方向で５回の方向転換Ｖが起きる。ここに略示したガス冷却器１、２、３の設計構成は前記技術の現状により公知の手段で行われ、つまり例えば並行に接続された押出し多室管によって行われ、多室管はそれらの管末端が集合管内で保持されかつ密封されている。結合Ｖは曲管または方向転換室によって行うことができる。
【００２８】
図２ａと図２ｂが示す本発明の他の実施例では、１管列の内部で幅方向において（または高さ方向でも）、すなわち管列平面において方向転換が起きる。
【００２９】
図２ａが略図で示すガス冷却器４は４つの管列４．１、４．２、４．３、４．４と冷媒入口Ｅと冷媒出口Ａと個々の管列４．１〜４．４の間の結合Ｖ、すなわち奥行方向における３回の方向転換とを有する。最初に冷媒を流通させる両方の管列４．１、４．２は並行に流通させ、引き続く管列４．３、４．４では冷媒にとって幅方向での方向転換が起きる（水平に図示した管に関してこれは高さ方向における方向転換である）。管列４．３は、それぞれ３つもしくは２つの逆方向の矢印で表したように２つの管セグメント（管群）３ａ、３ｂに分割され、管列４．４は２つの管セグメント４ａ、４ｂに分割されている。管セグメント３ａから管セグメント３ｂへの方向転換は矢印Ｕで表してあり、管セグメント４ａから管セグメント４ｂへの方向転換は他の矢印Ｕによって表してある。つまり冷媒は両方の管列４．３、４．４において管列４．１、４．２内と同様に二重の経路を進み、管セグメントにおける管列４．３、４．４の分割は‐図面から明らかとなるように‐異なる態様に選択されている。
【００３０】
図２ｂはガス冷却器５の図２ａに示す実施形態の１展開を示しており、やはり４つの管列５．１、５．２、５．３、５．４を備えている。同じ部品にはやはり同じ符号もしくは記号が付けられている。第１管列５．１が並行に流通させる一方、冷媒側で続く管列５．２〜５．４ではそれぞれ幅方向で１回の方向転換Ｕが起きる。その際、管列５．２〜５．４が同じ管セグメント２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂへと対称に分割されている。下側領域２ａ、３ａ、４ａでは冷媒の流れ速度が上側領域２ｂ、３ｂ、４ｂにおけるよりも‐流れ横断面の違いの結果‐低い。管列の管セグメントへのこの分割によって、幅方向での方向転換と合せて、ガス冷却器のさらなる能力向上を達成することができる（図９参照）。
【００３１】
図３ａと図３ｂは本発明の他の実施例を示しており、各管列が管セグメントに区分されており、各管列内で幅方向において１回の方向転換が起きる。
【００３２】
図３ａは管列６．１、６．２、６．３、６．４を備えた４列ガス冷却器６を示しており、個々の管列はそれぞれ異なる管セグメント１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂに区分されている。矢印の数は管セグメント当りの管数を表す。すなわち、ここではそれぞれ２つの管を有する管セグメントと３つの管を有する管セグメントが存在し、それらが絶えず交互している。十分に説得力のある図面によれば、１管列の内部で３管式管セグメントから２管式管セグメントへと幅方向で１回の方向転換が起き、２管式管セグメントから３管式管セグメントへと奥行方向で１回の方向転換が起きる等々。つまり方向転換ごとに絶えず流れ横断面が変化し、従って冷媒の流れ速度が変化し、これによりガス冷却器６の内部で局所的に異なる熱伝達状況が生じる。
【００３３】
図３ｂが示すガス冷却器７はガス冷却器６の変更態様、しかも管列当りの管セグメントの配置に関する変更態様である。ガス冷却器６との違いは、２つの管を有する管セグメントがそれぞれ上にあり、３つの管を有する管セグメントが下にあることにのみある。それぞれ上側にある２管セグメント１ｂ、２ｂ、３ｂから下側にある３管セグメント２ａ、３ａ、４ａへと奥行方向において方向転換Ｖが起きる。各管列を２つの管セグメントに分割することによってガス冷却器のさらなる能力向上を達成できる（図９参照）。
【００３４】
図４は、矢印Ｌの流れ方向で空気を流通される管列８．１、８．２、８．３、８．４を備えた４列ガス冷却器８の構造実施例を示す。つまり前記実施に合せて冷媒はまず管列８．１を流通し、最後に管列８．４を流通する。各管列８．１〜８．４は互いに一直線に並べて配置される扁平管９を有し、扁平管はシステムに起因した高い圧力のゆえに、前記技術の現状から知られているように主に押出し多室扁平管として構成されている。各列８．１〜８．４の扁平管の間に配置された波形フィン１０が上面に空気を流す。個々の管列の間にそれぞれ連続した隙間ｓが配置されている。すなわち波形フィン１０も扁平管９も断熱されており、それらの間には直接的伝熱結合が存在しない。距離ｈはフィン高さと称され、距離ｂは管幅と称される。扁平管９のいわゆる横ピッチｔＲはｔＲ＝ｈ＋ｂである。管ピッチｔＲは４つすべての管列について同じである。
【００３５】
図５は管列１１．１、１１．２、１１．３、１１．４を備えた４列ガス冷却器１１の他の設計実施例を示す。空気流れ方向はやはり矢印Ｌによって表してある。２つの列、つまり両方の第１管列１１．１、１１．２と両方の最終管列１１．３、１１．４はそれぞれ共通する連続した波形フィン１２、１３を有する。それとともに管列１１．１、１１．２の扁平管９は連続した波形フィン１２を介して熱的に連結されており、同様に列１１．３、１１．４では連続した波形フィン１３によって熱的連結が存在する。それに対して、両方の二重列の間には空気流れ方向を横切って延びる隙間ｓがあり、この隙間が断熱を引き起こす。
【００３６】
図６が示すのは本発明の他の設計実施例、つまり４列ガス冷却器１４である。４つの管列１４．１〜１４．４は共通する連続した波形フィン１５を有する。すなわち、すべての管列は互いに熱的に連結されている。それとともに、高温の冷媒が第１管列１４．１に流入すると熱は波形フィン１５を介して温度勾配の方向に、すなわち空気流れ方向Ｌとは逆に流れ去ることができる。
【００３７】
図７が示す本発明の他の実施例、つまり４列ガス冷却器１６は４つの管列１６．１、１６．２、１６．３、１６．４を備えており、その扁平管９は空気流れ方向Ｌに見て互いにずらして配置されている。それゆえに個々の管列１６．１〜１６．４は‐図４におけると同様に‐個別の波形フィン１０を有する。すなわち、管列は隙間ｓを介して断熱されている。ずらして配置することによって、空気が流れ来る扁平管９の短辺面にとって熱伝達が向上する。
【００３８】
図８が示す線図には異なる正面を有する本発明に係るガス冷却器の能力が管列の数にわたってプロットされており、管列は並行に流通させ、つまり単一のセグメントを形成する。上昇する曲線分枝は、線図右横上の記号説明からその大きさが明らかとなるさまざまな正面についてのものである。最も能力の高いガス冷却器は最大の正面も有し、つまり３０２×３００ｍｍ２＝９．０６ｄｍ２である。最も下の曲線分枝（星印）は２０２×２００ｍｍ２＝４．０４ｄｍ２と最小の正面である。本発明に係るガス冷却器の能力はそれぞれ管列の数に伴って上昇し、４列〜８列システムの値が突き止めてプロットされている。本発明に係るガス冷却器に対する比較ベースとして正面２０ｄｍ２、奥行１６ｍｍの２列システムが選択された。技術の現状によるこの公知ガス冷却器の能力について２本の水平な直線が線図に書き込まれており、詳細には下側水平線はアイドリング時で７．７ｋＷ、その上の水平線は２速で車両速度が３２ｋｍ／ｈのときで約８．２ｋＷである。この比較から明らかとなるように、本発明に係るガス冷却器でもって、少なくとも正面が大きい場合、技術の現状に比べて高い能力が達成可能である。
【００３９】
図９は図８と同様の線図を示しているが、しかしここに示す値がベースとしているガス冷却器は列当りそれぞれ２つの管セグメントを備えている。すなわち、４列、５列、６列、７列または８列システムの各管列においてそれぞれ幅方向で１回の方向転換が起きる。個々の曲線分枝の正面はやはり記号説明から明らかとなる。図８の線図と同じ正面である。両方の線図の比較が明確に示すように、正面が同じ場合、但し幅方向での方向転換時、もしくは列当り２つの管セグメントの場合、高いガス冷却器能力が達成可能であり、正面が大きくなると、図８の線図と同じである技術の現状よりも能力は明確に上である。ちなみに、基礎となる正面はほぼ正方形であり、４〜９ｄｍ２の好ましい面積範囲内にある。換言するなら、本発明に係るガス冷却器にとって「扱い易い」寸法である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１ａ】４列を備えた本発明に係る熱交換器を略図で示す。
【図１ｂ】５列を備えた本発明に係る熱交換器を略図で示す。
【図１ｃ】６列を備えた本発明に係る熱交換器を略図で示す。
【図２ａ】４列を備えた本発明に係る熱交換器であり、最後２列は管セグメントに分割されている。
【図２ｂ】４列を備えた本発明に係る熱交換器であり、最後３列は管セグメントに分割されている。
【図３ａ】４列を備えた本発明に係る熱交換器であり、すべての列が同じ配置の管セグメントと異なる配置の管セグメントとに分割されている。
【図３ｂ】４列を備えた本発明に係る熱交換器であり、すべての列が同じ配置の管セグメントと異なる配置の管セグメントとに分割されている。
【図４】扁平管と断熱波形フィンとを備えた本発明に係る熱交換器を示す。
【図５】４つの管列を備えた本発明に係る熱交換器であり、それぞれ２つの隣接する管列が１つの共通する波形フィンを有する。
【図６】連続した波形フィンを備えた本発明に係る４列熱交換器を示す。
【図７】ずらして配置された管を備えた本発明に係る４列熱交換器を示す。
【図８】管列の数に依存した熱交換器の能力線図であり、各管列が１つのセグメントを有する。
【図９】図８と同じ線図であり、但し管列ごとに単に各２つのセグメントを備えている。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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