(57)【要約】【課題】熱交換器のマルチチャネル型フラットチューブの機械的安定性を維持しながら高い熱貫流効率が得られるようにする。【解決手段】熱交換器用のマルチチャネル型フラットチューブ（１）がフラットチューブの長さに沿って延びると共に本質的に流体の通過できるフラットチューブの幅に沿って互いに隣接して配置されたチャネル（２）により形成された少なくとも２つのチャネル区分（７）を有する。フラットチューブ（１）の長さにわたってチャネル（２）相互間又はチャネル区分（７）相互間に１つの熱貫流減少領域（９）が設けられている。熱貫流減少領域（９）は、連結ウェブ（６）及び連結ウェブ（６）の両側に配置された隔離チャネル（３）によって構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換器用のマルチチャネル型フラットチューブ（１）であって、
前記フラットチューブの長さに沿って延び、且つ、流体が通過できる前記フラットチューブの幅に沿って互いに本質的に隣接して配置された少なくとも２本のチャネル（２）又は前記チャネル（２）のうちの１本又は数本によって形成された少なくとも２つのチャネル区分（７）を有し、
前記フラットチューブ（１）の長さにわたって前記チャネル（２）間又は前記チャネル区分（７）間に、各場合において、１つの熱貫流減少領域（９）が設けられ、
前記熱貫流減少領域（９）が、連結ウェブ（６）及び該連結ウェブ（６）の両側に配置された隔離チャネル（３）によって構成され、
熱交換器用マルチチャネル型フラットチューブ。
【請求項２】
熱交換器用のマルチチャネル型フラットチューブ（１）であって、
前記フラットチューブの長さに沿って延び、且つ、流体の通過できる前記フラットチューブの幅に沿って互いに本質的に隣接して配置された少なくとも２本のチャネル（２）又は前記チャネルのうちの１本又は数本によって形成された少なくとも２つのチャネル区分（７）を有し、
前記フラットチューブ（１）の長さにわたって前記チャネル（２）間又は前記チャネル区分（７）間に、各場合において、１つの熱貫流減少領域（９）が設けられ、
前記熱貫流減少領域（９）が蛇行形連結ウェブ（８）により構成される、
マルチチャネル型フラットチューブ。
【請求項３】
熱交換器用のマルチチャネル型フラットチューブ（１）であって、
前記フラットチューブの長さに沿って延び、且つ、流体の通過できる前記フラットチューブの幅に沿って互いに本質的に隣接して配置された少なくとも２本のチャネル（２）又は前記チャネルのうちの１本又は数本によって形成された少なくとも２つのチャネル区分（７）を有し、
前記フラットチューブ（１）の長さにわたって前記チャネル（２）間又は前記チャネル区分（７）間に、各場合において、１つの熱貫流減少領域（９）が設けられ、
前記熱貫流減少領域（９）は、互いに反対側に配置されたくびれ部（４）及び前記くびれ部（４）間に配置された隔離チャネル（３）により構成される、
マルチチャネル型フラットチューブ。
【請求項４】
熱交換器用のマルチチャネル型フラットチューブ（１）であって、
前記フラットチューブの長さに沿って延び、且つ、流体の通過できる前記フラットチューブの幅に沿って互いに本質的に隣接して配置された少なくとも２本のチャネル（２）又は前記チャネルのうちの１本又は数本によって形成された少なくとも２つのチャネル区分（７）を有し、
前記フラットチューブ（１）の長さにわたって前記チャネル（２）間又は前記チャネル区分（７）間に、各場合において、１つの熱貫流減少領域（９）が設けられ、
前記熱貫流減少領域（９）は、長手方向延長方向において互いに前後に配置された凹部（５）により構成され、連結ウェブ（６）が、前記凹部（５）間に設けられている、
マルチチャネル型フラットチューブ。
【請求項５】
熱交換器用のマルチチャネル型フラットチューブ（１）であって、
前記フラットチューブの長さに沿って延び、且つ、流体の通過できる前記フラットチューブの幅に沿って互いに本質的に隣接して配置された少なくとも２本のチャネル（２）又は前記チャネルのうちの１本又は数本によって形成された少なくとも２つのチャネル区分（７）を有し、
前記フラットチューブ（１）の長さにわたって前記チャネル（２）間又は前記チャネル区分（７）間に、各場合において、１つの熱貫流減少領域（９）が設けられ、
前記熱貫流減少領域（９）は、互いに反対側に配置されたくびれ部（４）及び前記くびれ部（４）内に設けられた凹部（５）により構成され、連結ウェブ（６）は、前記凹部（５）間に設けられている、
マルチチャネル型フラットチューブ。
【請求項６】
熱交換器用のマルチチャネル型フラットチューブ（１）であって、
前記フラットチューブの長さに沿って延び、且つ、流体の通過できる前記フラットチューブの幅に沿って互いに本質的に隣接して配置された少なくとも２本のチャネル（２）又は前記チャネルのうちの１本又は数本によって形成された少なくとも２つのチャネル区分（７）を有し、
前記フラットチューブ（１）の長さにわたって前記チャネル（２）間又は前記チャネル区分（７）間に各場合において１つの熱貫流減少領域（９）が設けられ、
前記熱貫流減少領域（９）は、前記マルチチャネル型フラットチューブの上方側部及び下方側部に向かって減少した肉厚を有する隔離チャネル（３）により構成される、
マルチチャネル型フラットチューブ。
【請求項７】
前記チャネル区分（７）は、等しい数又は異なる数の前記チャネル（２）で形成されている、請求項１〜６のうちいずれか一に記載のマルチチャネル型フラットチューブ。
【請求項８】
前記チャネル区分（７）は、前記チャネル（２）を通って流れる流体の密度に応じて、流体通路について互いに異なる断面積の大きさを有する、請求項１〜７のうちいずれか一に記載のマルチチャネル型フラットチューブ。
【請求項９】
小さな通過可能な断面を持つ前記チャネル区分（７）内の前記フラットチューブ（１）の高さ（Ｈ）は、低く設計されている、請求項１〜８のうちいずれか一に記載のマルチチャネル型フラットチューブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は特に、高圧冷媒で稼働する冷凍プラント及びヒートポンプで用いられる熱交換器用のマルチチャネル型フラットチューブに関する。
【背景技術】
【０００２】
マルチチャネル型フラットチューブ及びかかるチューブを有する熱交換器は、当該技術分野において知られている。独国特許出願公開第１０００７１５９号明細書では、フラットチューブ内に特定断面のチャネルが設けられた冷却器及び蒸発器チューブが開示されている。フラットチューブ中のチャネルの本数は、正確には記載されておらず、これらチャネルは、フラットチューブの長手方向に延びている。
【０００３】
さらに、独国特許第１９７１９２６０号明細書では、これ又数本のチャネルから成り、追加のウェブを備えた打抜き加工フラットチューブが当該技術分野において知られており、これらウェブの変形により、チャネル中に乱流プロフィールが生じる。この場合も又、チャネルは、フラットプロフィールの長手方向に延びている。
【０００４】
空気が直交流原理でフィンと組み合わされたかかるフラットチューブで構成される熱交換器を通る。
【０００５】
かくして、フラットチューブは横方向に通される。フラットチューブは熱の良導体である材料で作られているので、フラットチューブの幅に沿う熱伝導が不可避的に生じる。熱伝達効率を下げるので、この熱伝達分は、望ましくない。
【０００６】
フラットチューブの隣りのチャネルが逆の流れ方向に通されていることによっても損失が増大する。冷媒は、少なくとも１回、又は数回互いに逆の流れ方向に流れる。それ故、隣り合う流れチャネル相互間に高い温度差が生じる場合があり、それにより流れチャネル相互間に大きな熱伝達損失が生じる。空気流の方向に直列接続されていて互いに接触表面のない別々のフラットチューブを備えた熱伝達装置の製造は、費用が非常に高くつく。
【０００７】
請求項の前文に記載された公知のフラットチューブは、高い横方向熱伝導作用を発揮し、その理由で、直交流原理で動作する熱伝達装置については実際には適していない。
【０００８】
米国特許第５，１８６，２４４号明細書から、基本的なマルチチャネル型フラットチューブが知られており、かかるマルチチャネル型フラットチューブは、材料がウェブを形成するようテーパすること及びこのウェブの窪みにより横方向熱伝導の欠点を解決するようになっている。特段の欠点は、チューブを非安定状態にさせるマルチチャネル型フラットチューブの静的負荷容量（static loadability）が減少することである。また、幅の広すぎるウェブについてスペース上の要件が厳しくなることは、望ましくない。
【０００９】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０００７１５９号明細書
【特許文献２】独国特許第１９７１９２６０号明細書
【特許文献３】米国特許第５，１８６，２４４号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上述の問題を解決して、請求項の前文に記載されたマルチチャネル型フラットチューブであって、その製造可能な熱交換器、特に直交流型熱交換器が、マルチチャネル型フラットチューブの機械的安定性を維持しながら高い熱伝達効率を発揮するようなマルチチャネル型フラットチューブを更に開発するものである。
【００１１】
本発明によれば、この課題は、独立請求項に記載された本発明によって解決される。従属形式の請求項は、本発明の有利な実施形態を開示している。
【００１２】
この課題の解決策は、熱交換器用のマルチチャネル型フラットチューブであって、フラットチューブの長さに沿って延びると共に本質的に流体の通過できるフラットチューブの幅に沿って互いに隣接して配置された少なくとも２本のチャネル又はチャネルのうちの１本又は数本によって形成された少なくとも２つのチャネル区分を有し、フラットチューブの長さにわたってチャネル相互間又はチャネル区分相互間に各場合において１つの熱貫流減少領域が設けられている熱交換器用マルチチャネル型フラットチューブに関する。解決策は、熱貫流減少領域が、連結ウェブ及び連結ウェブの両側に配置された隔離チャネルによって構成されることを特徴とする。
【００１３】
この課題の変形解決策は、請求項の前文のマルチチャネル型フラットチューブにおいて、熱貫流減少領域が蛇行形連結ウェブにより構成されていることにある。
【００１４】
この課題の別の変形解決策は、熱貫流減少領域が互いに反対側に配置されたくびれ部及びくびれ部相互間に配置された隔離チャネルにより構成されていることにある。
【００１５】
本発明の原理を具体化した別の変形実施形態は、熱貫流減少領域が長手方向延長方向において互いに前後に配置された凹部により構成され、連結ウェブが凹部相互間に設けられるようにマルチチャネル型フラットチューブを設計することにある。
【００１６】
本発明の課題を解決するため、マルチチャネル型フラットチューブは、熱貫流減少領域が互いに反対側に配置されたくびれ部及びくびれ部内に設けられた凹部により構成され、連結ウェブが凹部相互間に設けられるように設計されると等しく有利である。
【００１７】
また、本発明の課題の別の解決策は、熱貫流減少領域がマルチチャネル型フラットチューブの上方側部及び下方側部に向かって減少した肉厚を有する隔離チャネルにより構成されることを特徴とする熱交換器用マルチチャネル型フラットチューブである。
【００１８】
有利には、請求項の前文に記載されたマルチチャネル型フラットチューブは、チャネル区分が等しい数又は異なる数のチャネルで形成されるように構成されている。
【００１９】
同様に、チャネルを通過する流体の密度に応じて、チャネル区分は、流体の通過のために互いに異なる断面の大きさを備えるのが良く、従って、一熱交換器パッケージ内において、種々の熱伝達操作を実施できるようになっている。
【００２０】
本発明の実施形態では、フラットチューブの高さは、通過可能な断面が大きいチャネル区分と比較して通過断面の小さなチャネル区分において低く設計されている。
【００２１】
本発明の教示によれば、流れチャネル相互間の断面の熱伝達面は、特に隣り合うチャネル又は隣り合うチャネル区分相互間の温度差が大きい場合、できるだけ小さく設計されるべきである。
【００２２】
それにより、例えば、フラットチューブそれ自体にその長さに沿って流体、例えば空気を通しながらフラットチューブのチャネルに冷媒を通す。その結果として、熱伝達のために、流体相互間に直交流が生じる場合が多い。
【００２３】
フラットチューブ内では、単一チャネル中において流体は、並流又は向流の状態で流れる。また、フラットチューブを通る流体の流れは、並流又は向流として構成できる。
【００２４】
本発明の利点は、フラットチューブの材料断面を減少させることにより、フラットチューブをその幅に沿って通る流体の流れ方向に沿う熱伝達が減少するということにある。これにより熱伝達効率が著しく向上する。
【００２５】
本発明の別の細部、特徴及び利点は、添付の図面と関連して実施形態の例についての以下の説明を考慮すると明らかになろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１には、連結ウェブ及び２つの隔離チャネルを備えた熱貫流減少領域を有するマルチチャネル型フラットチューブ（１）の断面図が示されている。マルチチャネル型フラットチューブ（１）は、熱貫流減少領域（９）の細部を示すためにその断面が部分的にしか示されていない。熱貫流減少領域（９）は、チャネル区分（７）を互いに分離している。特に効率の高い分離を保証するため、マルチチャネル型フラットチューブ（１）には、くびれ部（４）が設けられており、かかるくびれ部により、連結ウェブ（６）が形成される。この手段は、２つの隔離チャネル（３）を用いることにより完全になり、隔離チャネルは、熱貫流減少領域（９）を形成するくびれ部（４）と共に、連結ウェブ（６）の両側に設けられている。
【００２７】
図２では、別の設計例として、熱貫流減少領域（９）は、蛇行形連結ウェブ（８）として構成されている。この場合、チャネル（２）をそれぞれ備えたチャネル区分（７）を分離するため、マルチチャネル型フラットチューブ（１）は、互い違いに配置されたくびれ部（４）を備えており、蛇行し又は曲がりくねった状態に構成された連結ウェブ（８）が形成されるようになっている。
【００２８】
この場合、マルチチャネル型フラットチューブ（１）は、チャネル（２）相互間又はチャネル区分（７）相互間でくびれている。この場合もまた、くびれ部（４）の結果として、材料断面が減少し、それ故熱伝導に対する抵抗も又増大している。理想的であるためには、くびれ部（４）の場所の所のマルチチャネル型フラットチューブ（１）の残りの材料厚さは、できるだけ小さく寸法決めされるべきであり、それにより依然として、プロフィール全体は、運搬及び処理に十分強固であることができるようになっている。本明細書で用いる「くびれ部」という用語は、マルチチャネル型フラットチューブ（１）の高さに関して材料の減少部ということになる。これを、種々の仕方で得ることができる。
【００２９】
マルチチャネル型フラットチューブ（１）の押出し成形法の実施中にくびれ部を形成するのが特に有利である。
【００３０】
変形例として、くびれ部が押出し後の処理により作られる場合、特に、ウェブが長手方向に留まってそれにより横方向に曲げ荷重を受けた場合の安定性が向上するような仕方で安定性を得るのが有利である。温度差がチャネル区分（７）相互間に存在する場合、熱の流れは、連結ウェブ（６）の表面積が大きいので部分的に周囲環境中へ消散されることになり、従って、チャネル区分の温度差が連結ウェブ（６）の小さな表面積の場合よりも大きくなるようになっている。
【００３１】
図３ａは、幅の広い隔離チャネル（３）を備えたマルチチャネル型フラットチューブの断面斜視図である。この場合、熱貫流減少領域（９）は、隔離チャネル（３）により形成され、この隔離チャネルは、図示の実施形態によれば、熱貫流減少領域（９）の幅内のチャネル（２）の直径のほぼ３〜５倍に等しい。これにより、互いに対するチャネル区分（７）の熱的分離を特に効率的に達成することができ、それにより、マルチチャネル型フラットチューブ（１）の安定性は、無視できるほど減少するに過ぎない。
【００３２】
図３ｂを参照すると、本発明は、隔離チャネル（３）とくびれ部（４）の組合せにより有利に実施される。この設計は、材料断面が最小限に抑えられ、それにより熱伝導抵抗が最も高い場合でも、マルチチャネル型フラットチューブ（１）の最適安定性をもたらす。熱貫流減少領域（９）は、非常に狭いものであるに過ぎないが、これは、マルチチャネル型フラットチューブ（１）の使用により製造される熱交換器のコンパクトな設計にとって有利である。
【００３３】
上述の例では、くびれ部（４）又は、隔離チャネル（３）により減少した場所の材料断面は、マルチチャネル型フラットチューブ（１）の長さＬに沿って一定である。
【００３４】
図４を参照すると、材料断面は全体が、凹部（５）によってマルチチャネル型フラットチューブ（１）の長さＬの一部について全体として遮られている。長さＬに沿って、連結ウェブ（６）のみが、チャネル区分（７）を互いに保持し、マルチチャネル型フラットチューブ（１）の安定性を保証するよう位置したままである。
【００３５】
チャネル区分（７）相互間の凹部（５）は、任意の形態で、また、図示の場合には任意の製造方法、例えば、凹部（５）の打抜きによって作られる。また、例えば水ジェット切断法又はレーザ切断法のような製造方法は、凹部を形成するのに有利に利用できる。凹部（５）の形状は、スロット状であり、それにより、特に有利な実施形態は、チャネル区分（７）相互間の楕円形スロットが使われることによって形成される。
【００３６】
それにより、凹部（５）は、チャネル区分（７）に平行にできる限り長く作られ、凹部（５）相互間の残りの連結ウェブ（６）は、マルチチャネル型フラットチューブ（１）が運搬及び処理にとってちょうど十分な安定性を備えるようにできるだけ小さく保持される。
【００３７】
図５は、特徴の組合せを示している。マルチチャネル型フラットチューブ（１）は、くびれ部（４）により互いに分離された幾つかのチャネル（２）を備えたチャネル区分（７）を有している。凹部（５）は、マルチチャネル型フラットチューブ（１）の長さに沿うくびれ部（４）内に設けられていて、チャネル区分（７）が、連結ウェブ（６）によって互いに分離され、これら連結ウェブは、くびれ部（４）の付近に設けられ、それにより、及び特に低い熱貫流を生じさせている。これにより、本発明のマルチチャネル型フラットチューブ（１）が設けられた有利な実施形態が得られる。
【００３８】
個々のチャネル区分（７）に流れ断面を採用することにより、フラットチューブ中を流れる流体の流速及び圧力損失を最適化することができる。
【００３９】
図６では、本発明のフラットチューブ（１）が示されている。このフラットチューブは、高さＨ、幅Ｂ及び長さＬを有している。流体の通過するチャネル（２）は、フラットチューブ（１）の長さＬに沿って伸びている。互いに異なるチャネル（２）中の、流体の流れ方向（１０）は、並流であってもよく、向流であってもよい。本発明のフラットチューブ（１）で製造できる熱交換器では、マルチチャネル型フラットチューブ（１）の外部の流体の流れ方向（１１）は、フラットチューブ（１）の幅Ｂに沿うのがよい。それ故、直交流が、熱貫流流体相互間で生じる。実施形態の例によれば、数本のチャネル（２）が、チャネル区分（７）を構成するよう一体化されている。この例では、チャネル区分（７）内の流れ方向（１０）は、互いに等しいとみなされる。しかしながら、チャネル区分（７）内の流れ方向（１０）の変化もまた可能であり、これは或る特定の条件下では有用である。
【００４０】
個々のチャネル区分（７）は、隔離チャネル（３）により互いに分離されている。隔離チャネル（３）は、流体で満たされ又は空であり、かかる隔離チャネルは、他のチャネル（２）又はチャネル区分（７）のそれぞれの熱的分離を行うのに役立つ。理想的な場合においては、隔離チャネル（３）は、フラットチューブ（１）の熱伝導性材料断面がこの場所ではできるだけ小さくなるように構成されている。材料くびれ部により作られる熱伝導に対する抵抗によって、フラットチューブ（１）の幅Ｂの方向における熱伝導が減少し、この例によれば、フラットチューブ（１）の外部の流体の流れ方向（１１）における熱伝導も減少する。
【００４１】
これは、図７によれば、単一のチャネル区分（７）の同一の水力直径を備えたチャネルの数を変化させることにより達成できる。個々のチャネル区分（７）は、等しい数又は互いに異なる数のチャネル（２）から成るのがよい。
【００４２】
さらに、図８を参照すると、個々のチャネル区分（７）にそれぞれチャネル断面又は水力直径を採用することによっても流れ断面を採用することができる。チャネル断面（７）のチャネル（２）は、チャネル（２）を通って流れる流体の密度に応じて、流体を通過させるのに互いに異なる断面の大きさを有する。
【００４３】
図９を参照すると、小さな水力直径のチャネル（２）を備えたチャネル区分（７）の肉厚を、重量及びそれ故にコストを最適化するために同一のバースト圧力に関する条件が得られるよう減少させる。これにより、個々のチャネル区分（７）中に互いに異なる高さＨのフラットチューブ（１）が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】熱貫流減少領域、連結ウェブ及び２つの隔離チャネルを備えたマルチチャネル型フラットチューブの断面図である。
【図２】熱貫流減少領域、蛇行形連結ウェブを備えたマルチチャネル型フラットチューブの断面図である。
【図３ａ】幅の広い隔離チャネルを備えたマルチチャネル型フラットチューブの断面斜視図である。
【図３ｂ】くびれ部及び隔離チャネルを備えたマルチチャネル型フラットチューブの断面斜視図である。
【図４】凹部を備えたフラットチューブの断面斜視図である。
【図５】くびれ部及び凹部を備えたフラットチューブの断面斜視図である。
【図６】隔離チャネルを有する熱貫流減少領域を備えたマルチチャネル型フラットチューブの断面図である。
【図７】チャネル区分を備えたフラットチューブの断面斜視図である。
【図８】互いに異なる断面のチャネル区分を備えたフラットチューブの断面斜視図である。
【図９】互いに異なる高さのチャネル区分を備えたフラットチューブの断面斜視図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  マルチチャネル型フラットチューブ
２  チャネル
３  隔離チャネル
４  くびれ部
５  凹部
６  連結ウェブ
７  チャネル区分
８  蛇行形連結ウェブ
９  熱貫流減少領域
１０  チャネル内の流れ方向
１１  フラットチューブ内部の流体の流れ方向
Ｌ  長さ
Ｂ  幅
Ｈ  高さ
【図１】
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【図２】
2007120940.tif 000004
【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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【外国語明細書】
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2007120940.tif 000021
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2007120940.tif 000025
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