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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher. Insbesondere betrifft
die vorliegende Erfindung einen Kältemittelverdampfapparat, der
geeigneterweise in einem Kühlkreis
eines Fahrzeug-Klimageräts
verwendet wird, und betrifft einen Wärmetauscher, der in einem Wärmepumpenkreissystem verwendet
wird.
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Als
Beispiele eines Kältemittelverdampfapparats
sind in dem US-Patent Nr. 6,339,937 (ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung
Nr. JP-A-2001-324290) und in der geprüften japanischen Patentveröffentlichung
Nr. JP-A.2001-12821 ein Mehrstrom-Wärmetauscher und ein Schlangenstrom-Wärmetauscher
bekannt. Bei dem Mehrstrom-Wärmetauscher
ist ein Kernabschnitt mit mehreren Rohren zwischen einem oberen
und einem unteren Behälter
angeordnet. Er ist so aufgebaut, dass ein Kältemittel gleichzeitig in den
mehreren Rohren strömt.
In dem Schlangen-Wärmetauscher
strömt das
Kältemittel
in einer ähnlichen
Weise.
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In
dem Kernabschnitt sind die Rohre in einer Richtung senkrecht zu
einer Strömungsrichtung
A von außerhalb
des Wärmetauschers
strömender
Luft angeordnet. Nachfolgend wird eine Richtung, in welcher die
Rohre angeordnet sind, als eine Kernbreitenrichtung D1 oder eine
Rechts/Links-Richtung des Wärmetauschers
bezeichnet. Eine bezüglich
der Luftströmungsrichtung
A stromabwärtige
Seite des Kernabschnitts wird als Vorderseite bezeichnet, und eine
bezüglich
der Luftströmungsrichtung
A stromaufwärtige
Seite des Kernabschnitts wird als eine Rückseite bezeichnet.
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Zum
Beispiel sind in einem in 19 dargestellten
Kältemittelverdampfapparat
mehrere flache Rohre 120 zwischen einem oberen Behälter 116 und einem
unteren Behälter 118 geschichtet.
Die Rohre 120 bilden einen Kernabschnitt 122.
Ein Kältemitteleinlassanschluss 112 und
ein Kältemittelauslassanschluss 114 sind
mit einem linken bzw. einem rechten Ende des oberen Behälters 116 verbunden.
Eine Trennvorrichtung 24 ist in einem Mittelteil des oberen Behälters 16 vorgesehen.
Das Kältemittel
strömt
im Wesentlichen gleichzeitig in den linken Rohren 20, welche
in einem linken Abschnitt des Kernabschnitts 22 angeordnet
sind, und geht in dem unteren Behälter 118 von der linken
Seite zu der rechten Seite über. Dann
strömt
das Kältemittel
in den rechten Rohren 120, welche in einem rechten Abschnitt
des Kernabschnitts 122 angeordnet sind. So ist allgemein
betrachtet ein erster Kältemitteldurchlauf
P1 in dem linken Abschnitt gemacht, und ein zweiter Kältemitteldurchlauf
P2 ist in dem rechten Abschnitt gemacht. Selbst wenn der Kältemittelverdampfapparat
derart angeordnet ist, dass der obere Behälter 116 und der untere
Behälter 118 vertikal
verlaufen und die Rohre 120 in einer vertikalen Richtung
geschichtet sind, wird hierbei die Richtung, in der die Rohre 120 geschichtet
sind, nach wie vor als die Kernbreitenrichtung D1 bezeichnet.
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In
dem obigen Verdampfapparat des Links/Rechts-U-Kehrentyps wird, falls
das Kältemittel eine Überhitzungswärme besitzt,
die Temperaturverteilung wahrscheinlich in dem rechten Abschnitt
des Kernabschnitts 122 erzeugt, in welchem der zweite Kältemitteldurchlauf
P2 gemacht ist. Als Ergebnis wird die Temperatur der aus dem linken
Abschnitt und dem rechten Abschnitt geblasenen Luft ungleich.
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Auch
in einem Fall, dass das Kältemittel
keine Überhitzungswärme besitzt,
ist es notwendig, das flüssige
Kältemittel
in den rechten Rohren 120 gleichmäßig zu verteilen, weil die
Menge des Kältemittels im
Allgemeinen klein ist. Falls das Kältemittel nicht gleichmäßig in den
Rohren 120 verteilt ist, wird das Kältemittel auch in den Rohren 120,
in welchen die Menge des Kältemittels
klein ist, austrocknen, d.h. vollständig verdampfen. Als Ergebnis
ist die Temperatur der Luft nicht gleichmäßig.
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Um
dieses Problem zu lösen,
wird ein 2-2-Durchlauf-Verdampfapparat vorgeschlagen, der in
20A,
20B dargestellt ist. Er ist zum Beispiel
in der
US-6,272,881 B1 (
JP-A-11-287587 )
offenbart. In dem 2-2-Durchlauf-Verdampfapparat sind ein vorderer
Kernabschnitt
122a und ein hinterer Kernabschnitt
122b zwischen
einem Paar von oberen Behältern
116A,
116B und
einem Paar von unteren Behältern
118A,
118B angeordnet.
Ein Kältemitteleinlass- und
-auslassanschluss
113 ist mit einem oberen linken Ende
der oberen Behälter
116A,
116B verbunden.
Eine Trennvorrichtung
124A ist in dem oberen vorderen Behälter
116A vorgesehen,
welcher mit dem Kältemitteleinlass
in Verbindung steht, und eine Trennvorrichtung
124B ist
in dem oberen hinteren Behälter
116B vorgesehen,
welcher mit dem Kältemittel auslass
in Verbindung steht. So sind allgemein betrachtet zwei Kältemitteldurchläufe P1 und
P2 in dem vorderen Kernabschnitt
122A und zwei Kältemitteldurchläufe P3 und
P4 in dem hinteren Kernabschnitt
122B gemacht. Wie in
20B dargestellt, ist der
vordere Kernabschnitt
122A aus einer Reihe von Rohren
120A aufgebaut
und der hintere Kernabschnitt
122B ist aus einer Reihe
von Rohren
120B aufgebaut. Wellrippen
126 sind
zwischen den Rohren
120A,
120B angeordnet.
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Bei
dem obigen Verdampfapparat ist, da das Kältemittel durch vier Durchläufe P1 bis
P4 strömt, der
Strömungsweg
des Kältemittels
lang. Auch wendet das Kältemittel
viele Male. D.h. die Anzahl, dass das Kältemittel in die und aus den
Rohren 20A, 20B und den Kernabschnitten 22A, 22B strömt, ist
vergrößert (vier Mal in 20A).
Deshalb ist der Druckverlust des Kältemittels durch den Verdampfapparat
erhöht.
Als Ergebnis ist das Leistungsvermögen des Verdampfapparats verschlechtert.
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Um
dieses Problem zu lösen,
wird ein Verdampfapparat des Vorne/Hinten-U-Kehrentyps vorgeschlagen,
wie er in 21 dargestellt
ist. In dem Verdampfapparat sind in den Behältern 116A, 116B keine
Trennvorrichtungen vorgesehen. Daher strömt das Kältemittel in allen vorderen
Rohren 120 in dem vorderen Kernabschnitt 122a und
kehrt in den unteren Behältern 118A, 118B von
der vorderen Seite zu der hinteren Seite um. Dann strömt das Kältemittel
in den hinteren Rohren 120 des hinteren Kernabschnitts 122b.
Diese Art Verdampfapparat ist zum Beispiel in der ungeprüften japanischen
Veröffentlichung
Nr. JP-A-2003-75024 (WO 02/103263) offenbart. Bei diesem Verdampfapparat
ist der Druckverlust wahrscheinlich reduziert und die Temperaturdifferenz
der Luft ist wahrscheinlich reduziert.
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Seit
kurzem ist es in dem Fahrzeug-Klimagerät erforderlich, die Temperatur
der Luft zwischen einem rechten Bereich und einem linken Bereich
einer Fahrgastzelle unabhängig
zu steuern. Deshalb ist es schwierig, den obigen Verdampfapparat
auf ein solches Fahrzeug-Klimagerät anzuwenden.
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Bei
dem obigen Verdampfapparat wird in einem Kernabschnitt, durch welchen
eine große
Menge Luft strömt,
ein Wärmeaustausch
zwischen Luft und dem Kältemittel
durchgeführt
und die Luft wird gekühlt.
Weil eine Menge der Kältemittelverdampfung
groß ist,
wird der Druckverlust mit einem Anstieg des Luftvolumens größer. Andererseits
ist in einem Kernabschnitt, in welchem eine Luftströmungsmenge klein
ist, die Menge der Kältemittelverdampfung klein.
Deshalb ist der Anstieg des Luftvolumens klein und der Druckverlust
wird nicht deutlich größer. Als Ergebnis
strömt
das Kältemittel
in dem in 21 dargestellten
Ganzdurchlauf-Verdampfapparat leicht in dem Kernabschnitt, wo das
Volumen der hindurch strömenden
Luft klein ist, d.h. dem Kernabschnitt, wo der Druckverlust des
Kältemittels
klein ist. Deshalb ist es schwierig, eine Kühlleistung indem Kernabschnitt zu
halten, wo eine hohe Kühlleistung
mehr erforderlich ist, d.h. dem Kernabschnitt, wo das Luftvolumen groß ist. Auch
besitzt in dem großen
Luftabschnitt das Kältemittel
leicht die Überhitzungswärme und trocknet
aus. Deshalb ist es schwierig, die Temperaturen der Luft gleichmäßig zu machen.
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Die
vorliegende Erfindung ist in Anbetracht der obigen Tatsachen gemacht
und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wärmetauscher
vorzusehen, welcher einen Druckverlust in einer Strömung eines
inneren Fluids reduzieren und eine bezüglich einer Kernbreitenrichtung
gleichmäßige Temperaturverteilung
in einem Kernabschnitt erreichen kann.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Wärmetauscher
einen Kernabschnitt, einen Einleitungsabschnitt, einen Ausgabeabschnitt,
einen Sammelabschnitt und einen Verteilungsabschnitt auf. In dem
Kernabschnitt sind mehrere Rohre in wenigstens einer Reihe angeordnet.
Die Rohre definieren erste Kanäle,
durch welche ein inneres Fluid strömt, und zweite Kanäle, durch welche
das innere Fluid nach Durchströmen
der ersten Kanäle
strömt.
Der Einleitungsabschnitt und der Ausgabeabschnitt sind mit dem Kernabschnitt
verbunden. Das innere Fluid strömt
in dem Einleitungsabschnitt und wird nach Durchströmen des
Kernabschnitts aus dem Ausgabeabschnitt ausgegeben. Der Sammelabschnitt
und der Verteilungsabschnitt sind mit dem Kernabschnitt verbunden.
Der Sammelabschnitt bildet einen ersten Raum, der mit den ersten
Kanälen
in einem ersten Abschnitt des Kernabschnitts in Verbindung steht,
und einen zweiten Raum, der mit den ersten Kanälen in einem zweiten Abschnitt
des Kernabschnitts in Verbindung steht. Der Verteilungsabschnitt
bildet einen ersten Raum, der mit den zweiten Kanälen in dem
ersten Abschnitt des Kernabschnitts in Verbindung steht, und einen zweiten
Raum, der mit den zweiten Kanälen
in dem zweiten Abschnitt des Kernabschnitts in Verbindung steht.
Ferner steht der Verteilungsabschnitt mit dem Sammelabschnitt durch
ein Verbindungsteil in Verbindung. Das Verbindungsteil enthält einen
ersten Ver bindungsabschnitt und einen zweiten Verbindungsabschnitt.
Der erste Verbindungsabschnitt ist so angeordnet, dass er eine Verbindung
zwischen dem ersten Raum des Sammelabschnitts und dem zweiten Raum
des Verteilungsabschnitts erlaubt. Der zweite Verbindungsabschnitt
ist so angeordnet, dass er eine Verbindung zwischen dem zweiten
Raum des Sammelabschnitts und dem ersten Raum des Verteilungsabschnitts
erlaubt.
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Demgemäß strömt in das
innere Fluid nach Durchströmen
der ersten Kanäle
in den Rohren in dem ersten Abschnitt des Kernabschnitts in den
ersten Raum des Sammelabschnitts und strömt dann durch den ersten Verbindungsabschnitt
in den zweiten Raum des Verteilungsabschnitts. Dann strömt das innere
Fluid in den zweiten Kanälen
in die Rohre in dem zweiten Abschnitt des Kernabschnitts. Andererseits
strömt
das innere Fluid nach Durchströmen der
ersten Kanäle
in den Rohre in dem zweiten Abschnitt des Kernabschnitts in den
zweiten Raum des Sammelabschnitts und strömt weiter durch den zweiten
Verbindungsabschnitt in den ersten Raum des Verteilungsabschnitts.
Dann strömt
das innere Fluid in die zweiten Kanäle in dem ersten Abschnitt
des Kernabschnitts. Deshalb kreuzen sich die Ströme des inneren Fluids durch
das Verbindungselement zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten
Abschnitt des Kernabschnitts. D.h. die Strömungsrichtung des inneren Fluids
wird bezüglich
einer Kernbreitenrichtung, in der die Rohre angeordnet sind, verändert. Demgemäß ist die
Menge der Verdampfung des inneren Fluids durch den Kernabschnitt gleichmäßig. Hierdurch
ist die Temperatur eines durch den Kernabschnitt strömenden externen
Fluids bezüglich
der Kernbreitenrichtung gleichmäßig. Weil die
Anzahl von Kehren der Strömung
des internen Fluids klein, zum Beispiel zwei ist, ist der Druckverlust
des inneren Fluids reduziert. Vorzugsweise wird der Wärmetauscher
als Kältemittelverdampfapparat in
einem System verwendet, in welchem Volumina des an dem ersten Abschnitt
und dem zweiten Abschnitt des Kernabschnitts angewendeten äußeren Fluids
unterschiedlich sind, zum Beispiel in einem Fahrzeug-Klimasystem
zum unabhängigen
Steuern eines linken Bereichs und eines rechten Bereichs eines Raums,
weil die Temperaturdifferenz des externen Fluids klein ist.
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In
einem Fall, dass die Rohre in zwei Reihen angeordnet sind, sind
die ersten Kanäle
in einer ersten Reihe von Rohren definiert und die zweiten Kanäle sind
in einer zweiten Reihe von Rohren definiert. Bevorzugt können der
erste und der zweite Verbindungsabschnitt bezüglich der Kernbreitenrichtung zueinander
kreuzend angeordnet sein. Alternativ können der erste Verbindungsabschnitt
und der zweite Verbindungsabschnitt an einem ersten Ende bzw. einem
zweiten Ende des Sammelabschnitts angeordnet sein. In diesem Fall
können
der Sammelabschnitt und der Verteilungsabschnitt aus Behälterabschnitten
vorgesehen sein. Die Behälterabschnitte können durch
Verbinden einer Nuten bildenden Behälterplatte und einer Verbindungslöcher bildenden Verbindungsplatte
ausgebildet sein. Demgemäß können die
Behälterabschnitte
einfach geformt werden.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist der Wärmetauscher
einen Kernabschnitt, einen Einleitungsabschnitt, einen Ausgabeabschnitt,
einen ersten Behälterabschnitt
und einen zweiten Behälterabschnitt
auf. In dem Kernabschnitt sind mehrere erste Rohre, die erste Kanäle definieren,
und zweite Rohre, die zweite Kanäle
definieren, abwechselnd in einer Reihe angeordnet. Der erste Behälterabschnitt
und der zweite Behälterabschnitt
sind mit dem Kernabschnitt verbunden. Der erste Behälterabschnitt
bildet erste Einströmlöcher, um
eine Verbindung zwischen den ersten Rohren in einem ersten Abschnitt
des Kernabschnitts und dem ersten Behälterabschnitt zu erlauben.
Ebenso bildet der erste Behälterabschnitt
erste Ausströmlöcher, um eine
Verbindung zwischen dem ersten Behälterabschnitt und den zweiten
Rohren in einem zweiten Abschnitt des Kernabschnitts zu erlauben.
Der zweite Behälterabschnitt
bildet zweite Einströmlöcher, um eine
Verbindung zwischen den ersten Rohren in dem zweiten Abschnitt des
Kernabschnitts und dem zweiten Behälterabschnitt zu erlauben.
Ebenso bildet der zweite Behälterabschnitt
zweite Ausströmlöcher, um eine
Verbindung zwischen dem zweiten Behälterabschnitt und den zweiten
Rohren in dem ersten Abschnitt des Kernabschnitts zu erlauben.
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Da
die ersten Rohre und die zweiten Rohre abwechselnd in der einzelnen
Reihe angeordnet sind, ist die Temperaturverteilung gleichmäßig. Die ersten
Rohre und die zweiten Rohre können
so angeordnet sein, dass ein Satz von ersten Rohren und ein Satz
von zweiten Rohren abwechselnd in der einzelnen Reihe angeordnet
sind. Jeder Satz der Rohre enthält
eine vorbestimmte Anzahl von Rohren.
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Weitere
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf
die beiliegenden Zeichnungen, in welchen gleiche Teile durch gleiche
Bezugsziffern gekennzeichnet sind, besser verständlich. Darin zeigen:
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1A eine Perspektivansicht
eines Kältemittelverdampfapparats
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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1B eine Perspektivansicht
eines Teils des in 1A dargestellten
Kältemittelverdampfapparats
zum Zeigen einer Anordnung von Rohren und Rippen;
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2 eine vergrößerte Perspektivansicht
eines Kreuzungsabschnitts des Kältemittelverdampfapparats
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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3 eine vergrößerte Perspektivansicht
eines Kreuzungsabschnitts des Kältemittelverdampfapparats
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung;
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4 eine vergrößerte Perspektivansicht
eines Kreuzungsabschnitts des Kältemittelverdampfapparats
gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung;
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5 eine vergrößerte Perspektivansicht
eines Kreuzungsabschnitts des Kältemittelverdampfapparats
gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung;
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6A eine perspektivische
Explosionsdarstellung des Kältemittelverdampfapparats
gemäß einem
fünften
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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6B und 6C schematische Darstellungen zur Erläuterung
eines Kältemittelstroms
in einem oberen Behälter
des in 6A dargestellten
Kältemittelverdampfapparats;
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6D ein Diagramm einer Verteilung
des Kältemittels,
wenn ein Eindringen des Kältemittels
in einen in 6A bis 6C dargestellten Behälterabschnitt
vollständig
durch eine Sperre eingeschränkt ist;
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6E ein Diagramm einer Verteilung
des Kältemittels,
wenn das Eindringen des Kältemittels
in den Behälterabschnitt
durch eine Sperre eingeschränkt
ist, gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung;
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7A eine perspektivische
Explosionsdarstellung des Kältemittelverdampfapparats,
in welchem das Kältemittel
in eine Richtung entgegen der Strömungsrichtung von 6A strömt;
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7B und 7C schematische Darstellungen zur Erläuterung
des Kältemittelstroms
in dem in 7A dargestellten
oberen Behälter;
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8A ein Diagramm der Beziehung
zwischen einer Strömungsrate
und einem Druckverlust des Kältemittels
in dem Kältemittelverdampfapparat des
sechsten Ausführungsbeispiels;
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8B eine Tabelle der Beziehung
zwischen einem Luftvolumen und einer Temperaturdifferenz in dem
Kältemittelverdampfapparat
des sechsten Ausführungsbeispiels
und jener eines Vergleichs-Verdampfapparats;
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9 eine Perspektivansicht
des Kältemittelverdampfapparats
gemäß einem
siebten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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10A eine Perspektivansicht
des Kältemittelverdampfapparats
gemäß einem
achten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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10B eine schematisches Querschnittsansicht
des in 10A dargestellten
Kältemittelverdampfapparats
entlang einer Linie XB-XB;
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10C eine vergrößerte Teilperspektivansicht
eines Rohres des in 10A dargestellten
Kältemittelverdampfapparats;
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11 eine Perspektivansicht
des Kältemittelverdampfapparats
gemäß einem
neunten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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12 eine schematische Darstellung
zur Erläuterung
eines Kältemittelstroms
in dem in 11 dargestellten
Kältemittelverdampfapparats;
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13 eine schematische Querschnittsansicht
des Kältemittelverdampfapparats
gemäß dem neunten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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14A eine Querschnittsansicht
des in 13 dargestellten
Kältemittelverdampfapparats entlang
einer Linie XIVA-XIVA;
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14B eine Querschnittsansicht
des in 13 dargestellten
Kältemittelverdampfapparats entlang
einer Linie XIVB-XIVB;
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14C eine Querschnittsansicht
des in 13 dargestellten
Kältemittelverdampfapparats entlang
einer Linie XIVC-XIVC;
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14D eine Querschnittsansicht
des in 13 dargestellten
Kältemittelverdampfapparats entlang
einer Linie XIVD-XIVD;
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14E eine Querschnittsansicht
des in 13 dargestellten
Kältemittelverdampfapparats entlang
einer Linie XIVE-XIVE;
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15 eine Perspektivansicht
des Kältemittelverdampfapparats
gemäß einem
zehnten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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16A eine schematische Darstellung
eines Kühlkreises
mit dem Kältemittelverdampfapparat mit
einer Rohranordnung einer einzelnen Reihe in einem Kühlmodus;
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16B eine schematische Darstellung
des Kühlkreises
mit dem Kältemittelverdampfapparat
mit der Rohranordnung einer einzelnen Reihe in einem Heizmodus;
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17 eine schematische Darstellung
des Kühlkreises
mit dem Kältemittelverdampfapparat
der Ausführungsbeispiele
und einer Ejektorpumpe;
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18 eine schematische Darstellung
eines Kühlkreises
mit dem Kältemittelverdampfapparat
der Ausführungsbeispiele
und einer Druckverminderungsvorrichtung;
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19 eine Perspektivansicht
eines Mehrstrom-Kältemittelverdampfapparats
einer anderen Bauform;
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20A eine Perspektivansicht
eines 2-2-Durchlauf-Kältemittelverdampfapparats
einer anderen Bauform;
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20B eine Perspektivansicht
eines Teils des in 20A dargestellten
Kältemittelverdampfapparats
zur Darstellung der Rohr- und Rippenanordnung; und
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21 eine Perspektivansicht
eines Kältemittelverdampfapparats
des Vorne/Hinten-U-Kehrentyps einer anderen Bauform.
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Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die
Zeichnungen beschrieben. In dem Ausführungsbeispiel ist ein Wärmetauscher
zum Beispiel auf einen Kältemittelverdampfapparat
des Vorne/Hinten-U-Kehrentyps
angewendet, der einen Wärmeaustausch
zwischen einem äußeren Fluid
(Luft) und einem inneren Fluid (Kältemittel) durchführt. Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf diesen Typ Kältemittelverdampfapparat beschränkt.
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In
der gesamten Beschreibung wird eine Richtung, in welcher mehrere
Rohre eines Kernabschnitts des Verdampfapparats geschichtet sind,
als eine Kernbreitenrichtung D1 bezeichnet. In dem Verdampfapparat
wird eine Seite, die bezüglich
einer Luftströmungsrichtung
stromab positioniert ist, als eine Vorderseite des Verdampfapparats
bezeichnet und eine Seite, die bezüglich der Luftströmungsrichtung
stromauf positioniert ist, wird als eine Rückseite des Verdampfapparats
bezeichnet. Durchlauf T1, T2 bezeichnen allgemein Strömungen des
Kältemittels in
dem Verdampfapparat. In den Zeichnungen bezeichnet ein Pfeil A (A1,
A2) eine Luftströmungsrichtung.
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Bezug
nehmend auf 1A, 1B und 2 ist der Verdampfapparat ein Mehrstromtyp
(MF-Typ) und ist aus einem oberen vorderen Behälterabschnitt (Kältemittelsammelabschnitt) 16A,
einem oberen hinteren Behälterabschnitt
(Kältemittelverteilungsabschnitt) 16B,
einem unteren vorderen Behälterabschnitt
(Kältemitteleinleitungsabschnitt) 18A,
einem unteren hinteren Behälterabschnitt
(Kältemittelausgabeabschnitt) 18B,
einem vorderen Kernabschnitt 22A und einem hinteren Kernabschnitt 22B aufgebaut.
Die Kernabschnitte 22A, 22B sind zwischen den
oberen Behälterabschnitten 16A, 16B und
den unteren Behälterabschnitten 18A, 18B angeordnet.
Der vordere Kernabschnitt 22A ist aus einer vorderen Reihe
(erste Reihe) von Rohren 20A aufgebaut. Der hintere Kernabschnitt 22B ist
aus einer hinteren Reihe (zweite Reihe) von Rohren 20B aufgebaut.
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Ein
Anschluss 13, welcher einen Kältemitteleinlass und einen
Kältemittelauslass
darin aufweist, ist mit den unteren Behälterabschnitten 18A, 18B verbunden.
Der Kältemitteleinlass
steht mit dem unteren vorderen Behälterabschnitt 18A in
Verbindung, und der Kältemittelauslass
steht mit dem unteren hinteren Behälterabschnitt 18B in
Verbindung. Ferner sind, wie in 1B dargestellt,
Wärmeabsorptionsrippen,
wie beispielsweise Wellrippen 26 von der Vorderseite zu
der Rückseite
zwischen den vorderen Rohren 20A und den hinteren Rohren 20B angeordnet.
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Wie
durch eine durchgezogene Linie in 1A dargestellt,
ist ein erster Kältemitteldurchlauf T1
in den vorderen Rohren 20A des vorderen Kernabschnitts 22A in
einer Richtung nach oben gemacht. Die Strömungsrichtung des Kältemittels
ist in dem Kernabschnitt senkrecht zu der Luftströmungsrichtung
A und ist in den Behälterabschnitten 16A, 16B entgegen
der Luftströmungsrichtung
A. Diese Konstruktion ist in Anbetracht des Leistungsvermögens und
der Temperaturverteilung vorteilhaft. Ferner ist in dem Fall, dass
der erste Durchlauf T1 in dem vorderen Kernabschnitt 22A in
der Richtung nach oben gemacht ist, die Verteilung des Kältemittels
in die jeweiligen Rohre 20A verbessert. Dies trägt zu einer gleichmäßigen Temperaturverteilung
in dem Kernabschnitt bei.
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Alternativ
kann der Anschluss 13 mit den oberen Behältern 16A, 16B verbunden
sein und der erste Durchlauf T1 kann in der Richtung nach unten gemacht
sein.
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Ebenso
kann der erste Durchlauf T1 in den hintere Rohren 20B des
hinteren Kernabschnitts 22B gemacht sein.
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Bei
diesem Verdampfapparat des Vorne/Hinten-U-Kehrentyps wird die Strömungsrichtung
des Kältemittels
nach dem ersten Durchlauf T1 bezüglich der
Kernbreitenrichtung D1 in den oberen Behälterabschnitten 16A, 16B verändert, während sie
eine U-Kehre von der Vorderseite zu der Rückseite macht. Anschließend wird
ein Fall beschrieben, in welchem die Strömungsrichtung des Kältemittels
bezüglich
aller Rohre 20A verändert
wird. Alternativ kann die Veränderung
der Strömungsrichtung
bezüglich
des in manchen Rohren 20A strömenden Kältemittels durchgeführt werden.
Dieser Fall kann ebenso einen ähnlichen
Vorteil vorsehen.
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Die
Strömung
des Kältemittels
in dem Verdampfapparat wird in mehr Einzelheiten beschrieben. Wie
in 1A dargestellt, strömt das in
den unteren vorderen Behälterabschnitt 18A geströmte Kältemittel
in die vorderen Rohre 20A. In den oberen Behälterabschnitten 16A, 16B strömt das durch
die vorderen Rohre 20A in einem linken Abschnitt des vorderen
Kernabschnitts 22A geströmte Kältemittel (linker erster Durchlauf
T1L) zu einer rechten Seite und strömt in die hinteren Rohre 20B in
einem rechten Abschnitt des hinteren Kernabschnitts 22B (rechter zweiter
Durchlauf T2R). Andererseits strömt
das Kältemittel
nach Durchströmen
der vorderen Rohre 20A in dem rechten Abschnitt des vorderen
Kernabschnitts 22A (rechter erster Durchlauf T1R) zu der
linken Seite und strömt
in die hinteren Rohre 20B in dem linken Abschnitt des hinteren
Kernabschnitts 22A (linker zweiter Durchlauf T2L).
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So
kreuzen sich in den oberen Behältern 16A, 16B die
Strömungen
des Kältemittels
bezüglich der
Kernbreitenrichtung D1 horizontal zueinander durch ein Kreuzungsteil
(Verbindungsteil), wie in einer doppelstrichpunktierten Kreislinie
B dargestellt. D.h. das durch den linken ersten Durchlauf T1L geströmte Kältemittel
strömt
in einen linken Abschnitt 16AL des oberen vorderen Behälters 16A.
Das Kältemittel
strömt
weiter zu einem rechten Abschnitt 16BR des oberen hinteren
Behälters 16B,
macht dann den rechten zweiten Durchlauf T2R. Analog strömt das Kältemittel
nach Durchströmen
des rechten ersten Durchlaufs T1R in einen rechten Abschnitt 16AR des
oberen vorderen Behälters 16A.
Dann strömt
das Kältemittel
zu einem linken Abschnitt 16BL des oberen hinteren Behälters 16B,
macht dann den linken zweiten Durchlauf T2L. Das durch den zweiten
linken und rechten Durchgang T2L, T2R geströmte Kältemittel sammelt sich in dem
unteren hinteren Behälterabschnitt 18B und
wird aus dem Kältemittelauslass
des Anschlusses 13 ausgegeben.
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Der
Kreuzungsabschnitt ist aufgebaut, wie in 2 dargestellt. Der obere vordere Behälter 16A und
der obere hintere Behälter 16B sind
an deren Mittelposition in die linken Abschnitte 16AL, 16BL und
die rechten Abschnitte 16AR, 16BR aufgeteilt. Ein
Verbindungsraum 28 ist in dem Mittelabschnitt des oberen
vorderen Behälterabschnitts 16A und dem
oberen hinteren Behälterabschnitt 16B ausgebildet.
Ein Führungselement
(Trennvorrichtung) 30 ist in dem Verbindungsraum 28 befestigt.
Das Führungselement 30 weist
einen Trennwandabschnitt 30a und zwei untere Sperrplatten 30b und
zwei obere Sperrplatten 30c auf. Die Sperrplatten 30b, 30c haben
Halbkreisformen. Die unteren Sperrplatten 30b verlaufen
von der vorderen linken Seite bzw. der hinteren rechten Seite des
Trennwandabschnitts 30a in die Richtung nach unten. Die
oberen Sperrplatten 30c verlaufen von der vorderen rechten
Seite bzw. der hinteren linken Seite des Trennwandabschnitts 30a in
die Richtung nach oben.
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Demgemäß strömt das durch
den linken ersten Durchlauf T1L geströmte Kältemittel aus dem linken oberen
vorderen Behälterabschnitt 16AL durch den
oberen Raum (Verbindungsabschnitt) des Verbindungsraums 28 zu
dem rechten oberen hinteren Behälterabschnitt 16BL,
wie durch einen durchgezogenen Pfeil A3 in 2 dargestellt. Dann gelangt das Kältemittel
durch den rechten zweiten Durchlauf T2R. andererseits strömt das durch
den rechten ersten Durchlauf T1R gelangte Kältemittel aus dem rechten oberen
vorderen Behälterabschnitt 16AR durch
den unteren Raum (Verbindungsabschnitt) des Verbindungsraums 28 zu
dem linken oberen hinteren Behälterabschnitt 16BL,
wie durch einen gestrichelten Pfeil A4 in 2 dargestellt. Dann gelangt das Kältemittel
durch den linken zweiten Durchlauf T2L.
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In 2 läuft der Kältemittelstrom A3 aus dem linken
vorderen Abschnitt 16AL zu dem rechten hinteren Abschnitt 16BR über dem
Kältemittelstrom A4
aus dem rechten vorderen Abschnitt 16AR zu dem linken hinteren
Abschnitt 16BL. Alternativ kann der Kreuzungsabschnitt
auch so ausgebildet sein, dass der Kältemittelstrom A3 unter dem
Kältemittelstrom
A4 läuft.
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Bei
dieser Verdampfapparatkonstruktion ist der Druckverlust des Kältemittels
reduziert. Auch kann die Temperatur der durch die Kernabschnitte 22A, 22B gelangenden
Luft bezüglich
der Kernbreitenrichtung D1 gleichmäßig gemacht werden. Wenn dieser
Verdampfapparat bei einem Fahrzeug-Klimagerät eingesetzt wird, welches
Luftvolumina zwischen einem rechten Bereich und einem linken Bereich
einer Fahrgastzelle unabhängig
steuert, kann die angenehme Klimatisierung in sowohl dem rechten
Bereich als auch dem linken Bereich durchgeführt werden.
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Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf 1A ein
Beispiel beschrieben, dass die Luftvolumina zwischen der rechten
Seite und der linken Seite des Kerns unabhängig gesteuert werden. Hierbei
ist ein an den linken Abschnitt des Kernabschnitts angelegtes Luftvolumen
A1 größer als
ein an den rechten Abschnitt des Kernabschnitts angelegtes Luftvolumen
A2. Die Luftvolumina A1, A2 werden mittels Gebläsen (nicht dargestellt) unabhängig gesteuert.
Alternativ wird die Differenz der Luftvolumina durch Vorsehen einer
Trennwand an der luftstromaufwärtigen
oder luftstromabwärtigen
Position der Kernabschnitte 22A, 22B erzeugt.
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Eine
Menge Kältemittelverdampfung
in dem ersten linken Durchlauf T1L, zu dem das Luftvolumen groß ist, ist
größer als
jene in dem zweiten rechten Durchlauf T2R, zu dem das Luftvolumen
klein ist. Andererseits ist eine Menge Kältemittelverdampfung in dem
ersten rechten Durchlauf T1R, zu dem das Luftvolumen klein ist,
kleiner als jene in dem zweiten linken Durchlauf T2L, zu dem das
Luftvolumen groß ist. Als
Ergebnis ist das Verdampfungsvolumen trotz des Volldurchlaufkerns über den
gesamten Kernabschnitt gleichmäßig. Demgemäß ist die
ausreichende Temperaturverteilung vorgesehen. Auch wird das Leistungsvermögen auf
der Seite des großen
Luftvolumens beibehalten.
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Der
Aufbau des Kreuzungsteils, um den Kältemittelkreuzstrom vor dem
zweiten Durchlauf T2 vorzusehen, ist nicht auf den obigen beschränkt. Das Kreuzungsteil
kann auf verschiedene Weisen wie folgt vorgesehen sein.
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In
einem in 3 dargestellten
zweiten Ausführungsbeispiel
ist das Kreuzungsteil durch einen Verbindungsblock 28A mit
einem Kreuzstrom-Führungsabschnitt 30A vorgesehen.
Hierdurch ist der Kältemittelkreuzungsstrom
A3, A4 in einer Weise ähnlich
jenem des ersten Ausführungsbeispiels
vorgesehen. Demgemäß sind ähnliche
Vorteile vorgesehen.
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In
einem in 4 dargestellten
dritten Ausführungsbeispiel
ist das Kreuzungsteil mit einem ersten Verbindungsrohr 32 und
einem zweiten Verbindungsrohr 34 versehen, die außerhalb
der oberen Behälterabschnitte 16A, 16B angeordnet
sind. Eine erste Trennvorrichtung 24A ist in dem oberen
vorderen Behälterabschnitt 16A vorgesehen,
und eine zweite Trennvorrichtung 24B ist in dem oberen
hinteren Behälterabschnitt 16B vorgesehen.
Das erste Verbindungsrohr 32 ist vorgesehen, um eine Verbindung
zwischen dem linken oberen vorderen Behälterabschnitt 16AL und
dem rechten oberen hinteren Behälterabschnitt 16BR zu
erlauben. Das zweite Verbindungsrohr 34 ist vorgesehen,
um eine Verbindung zwischen dem rechten oberen vorderen Behälterabschnitt 16AR und
dem linken oberen hinteren Behälterabschnitt 16BL zu
erlauben. Das erste Verbindungsrohr 32 und das zweite Verbindungsrohr 34 sind
einander kreuzend angeordnet. Ähnlich
dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel
ist der Kreuzungsstrom des Kältemittels
A3, A4 gebildet. Demgemäß können ähnliche
Vorteile vorgesehen werden.
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In
einem in 5 dargestellten
vierten Ausführungsbeispiel
sind wenigstens zwei Kältemittelkanalabschnitte
zwischen dem oberen vorderen Behälterabschnitt 16A und
dem oberen hinteren Behälterabschnitt 16B vorgesehen.
Der Kreuzungsabschnitt ist durch die Kältemittelkanalabschnitte vorgesehen. Insbesondere
sind eine erste Trennvorrichtung 24A und eine zweite Trennvorrichtung 24B in
dem oberen vorderen Behälterabschnitt 16A bzw.
dem oberen hinteren Behälterabschnitt 16B in
einer Weise ähnlich
dem in 4 dargestellten
vierten Ausführungsbeispiel
angeordnet. Ferner ist ein mittlerer Behälterabschnitt (Verbindungsbehälterelement) 16C zwischen
dem oberen vorderen Behälterabschnitt 16A und
dem oberen hinteren Behälterabschnitt 16B vorgesehen,
um den Kreuzungsabschnitt darin zu bilden. Eine Trennwand 35 ist
in dem mittleren Behälterabschnitt 16C vorgesehen,
um einen Innenraum in einen oberen Raum und einen unteren Raum zu
teilen. In 5 hat der
mittlere Behälterabschnitt 16C zum
Beispiel eine Zylinderform mit einem Durchmesser gleich dem Durchmesser
des oberen vorderen Behälterabschnitts 16A und
des oberen hinteren Behälterabschnitts 16B.
Die Form des mittleren Behälterabschnitts 16C ist
nicht auf die Zylinderform beschränkt. Zum Beispiel kann der mittlere
Behälterabschnitt 16C einen
bogenförmigen
Querschnitt oder einen ovalen Querschnitt, der in die Richtung nach oben
und nach unten ragt, haben.
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Obere
erste Verbindungslöcher 36A sind ausgebildet,
um eine Verbindung zwischen dem linken oberen vorderen Behälterabschnitt 16AL und dem
oberen Raum des mittleren Behälterabschnitts 16C über der
Trennwand 35 zu erlauben. Analog sind obere zweite Verbindungslöcher 36B ausgebildet, um
eine Verbindung zwischen dem rechten oberen hinteren Behälterabschnitt 16BR und
dem oberen Raum des mittleren Behälterabschnitts 16C über der Trennwand 35 zu
erlauben. So strömt
das in den linken oberen vorderen Behälterabschnitt 16AL nach dem
linken ersten Durchlauf T1L geströmte Kältemittel durch die oberen
ersten Verbindungslöcher 36A in den
oberen Raum des mittleren Behälterabschnitts 16C und
strömt
dann durch die zweiten oberen Verbindungslöcher 36B in den rechten
oberen hinteren Behälterabschnitt 16BR.
Dann strömt
das Kältemittel durch
den rechten zweiten Durchlauf T2R.
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Andererseits
sind untere erste Verbindungslöcher 37A ausgebildet,
um eine Verbindung zwischen dem rechten vorderen oberen Behälterabschnitt 16AR und
dem unteren Raum des mittleren Behälterabschnitts 16C unter
der Trennwand 35 zu erlauben. Analog sind untere zweite
Verbindungslöcher 37B ausgebildet,
um eine Verbindung zwischen dem linken oberen hinteren Behälterabschnitt 16BL und
dem unteren Raum des mittleren Behälters 16C unter der
Trennwand 35 zu erlauben. So strömt das in den rechten oberen
vorderen Behälterabschnitt 16AR nach
dem rechten ersten Durchlauf T1R geströmte Kältemittel durch die unteren
ersten Verbindungslöcher 37A in
den unteren Raum des mittleren Behälterabschnitts 16C und
strömt
dann durch die zweiten Verbindungslöcher 37B in den linken
oberen hinteren Behälterabschnitt 16BL.
Dann gelangt das Kältemittel
durch den linken zweiten Durchlauf T2L.
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Demgemäß ist der
Kältemittelkreuzungsstrom
A3, A4 durch den mittleren Behälterabschnitt 16C gebildet.
Vorteile ähnlich
dem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel
können
in dem vierten Ausführungsbeispiel
vorgesehen sein.
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In
einem in 6A bis 6C dargestellten fünften Ausführungsbeispiel
ist der obere Behälter
aus einer Behälterplatte 38 und
einer Verbindungsplatte 40 geformt. Die Behälterplatte 38 bildet
drei Nuten 16A bis 16C, die in der Kernbreitenrichtung
D1 verlaufen. Eine erste Nut 16A, welche den oberen vorderen
Behälterabschnitt
definiert, ist breiter oder größer als
eine zweite Nut 16B1 und eine dritte Nut 16B2,
welche einen oberen hinteren ersten Behälterabschnitt bzw. einen oberen
hinteren zweiten Behälterabschnitt
definieren. Die Verbindungsplatte 40 bildet eine Gruppe
von vorderen Verbindungslöchern 39a an
der Vorderseite entsprechend dem oberen vorderen Behälterabschnitt 16A,
eine Gruppe von hinteren ersten Verbindungslöchern 39b an dem hinteren
linken Abschnitt entsprechend dem oberen hinteren ersten Behälterabschnitt 16B1 und
eine Gruppe von hinteren zweiten Verbindungslöchern 39c an dem hinteren
rechten Abschnitt entsprechend dem oberen hinteren zweiten Behälterabschnitt 16B2. Ferner
ist eine Trennvorrichtung 24C in dem oberen vorderen Behälterabschnitt 16A an
seiner Mittelposition vorgesehen, um den oberen vorderen Behälterabschnitt 16A in
den linken oberen vorderen Behälterabschnitt 16AL und
den rechten oberen vorderen Behälterabschnitt 16AR zu
teilen. Die vorderen Verbindungslöcher 39A entsprechen
den oberen Öffnungen
der vorderen Rohre 20A des vorderen Kerns 22A.
Die hinteren ersten Verbindungslöcher 39b entsprechen
den oberen Öffnungen
der linken hinteren Rohre 20B des hinteren Kerns 22B.
Die zweiten Verbindungslöcher 39c entsprechen
den oberen Öffnungen
der rechten hinteren Rohre 20B des hinteren Kerns 22B.
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Wie
in 6B dargestellt, ist
ein erster Verbindungskanal (Verbindungsabschnitt) 32A an
dem linken Ende ausgebildet, um eine Verbindung zwischen dem linken
oberen vorderen Behälterabschnitt 16AL und
dem oberen hinteren zweiten Behälterabschnitt 16B2 zu
erlauben. Wie in 6C dargestellt, ist
ein zweiter Verbindungskanal (Verbindungsabschnitt) 32A an
dem rechten Ende ausgebildet, um eine Verbindung zwischen dem rechten
oberen vorderen Behälterabschnitt 16AR und
dem oberen hinteren ersten Behälterabschnitt 16B1 zu
erlauben. Der erste Verbindungskanal 32A überbrückt den oberen
hinteren ersten Behälterabschnitt 16B1.
So ist eine Sperre 25 an einer Position entsprechend dem
oberen hinteren ersten Behälterabschnitt 16B1 vorgesehen,
um den Kältemittelstrom
aus dem linken Ende in den oberen hinteren ersten Behälterabschnitt 16B1 zu
beschränken.
Es ist nicht notwendig, dass die Sperre 25 so vorgesehen
ist, dass sie das Eindringen des Kältemittels in den oberen hinteren ersten
Behälterabschnitt 16B1 vollständig verhindert. Falls
das Eindringen des Kältemittels
durch die Sperre 25 vollständig verhindert wird, ist der
Kältemittelstrom
aus dem mittleren Abschnitt des oberen hinteren ersten Behälterabschnitts 16B1 zu
den hinteren ersten Verbindungslöchern 39b nicht
gleichmäßig, wie
in 6D dargestellt.
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Falls
der Eintritt des Kältemittels
durch die Sperre 25 zu einem gewissen Maß erlaubt
ist, strömt das
Kältemittel
aus dem linken Ende durch die Sperre 25 und aus dem mittleren
Abschnitt des oberen hinteren ersten Behälterabschnitts 16B1 in
den oberen hinteren ersten Behälterabschnitt 16B1.
D.h. das Kältemittel
strömt
aus beiden Seiten in den oberen hinteren ersten Behälterabschnitt 16B1.
So ist die Strömung
des Kältemittels
zu den hinteren ersten Verbindungslöchern 39b gleichmäßig, wie
in 6E dargestellt. Falls
der Eintritt des Kältemittels
durch die Sperre 25 groß ist, wird der Vorteil der
vorliegenden Erfindung wahrscheinlich verringert. Demgemäß ist es
bevorzugt, den Öffnungsgrad
so zu steuern, dass die Menge Kältemittel,
die eintreten darf, gleich oder geringer als 30% ist.
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In
dem fünften
Ausführungsbeispiel
strömt das
Kältemittel
in dem Verdampfapparat wie folgt.
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Das
durch die linken Rohre 20A des vorderen Kernabschnitts 22A strömende Kältemittel
strömt in
den linken oberen vorderen Behälterabschnitt 16AL,
wie durch einen durchgezogenen Pfeil A5 dargestellt. Dann strömt das Kältemittel
durch den ersten Verbindungskanal 32A in den oberen hinteren zweiten
Behälterabschnitt 16B2.
Ferner strömt
das Kältemittel
durch die hinteren zweiten Verbindungslöcher 39c an dem rechten
Abschnitt der Verbindungsplatte 40 in die Rohre 20B in
dem rechten Abschnitt des hinteren Kernabschnitts 22B.
Dann gelangt das Kältemittel
durch den rechten zweiten Durchlauf T2R.
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Andererseits
strömt
das durch die rechten Rohre 20A des vorderen Kerns 22A durch
den rechten ersten Durchlauf T1R strömende Kältemittel in den rechten vorderen
oberen Behälterabschnitt 16AR,
wie durch einen gestrichelten Pfeil A6 dargestellt. Dann strömt das Kältemittel
durch den zweiten Verbindungskanal 32B in den oberen hinteren
ersten Behälterabschnitt 16B1.
Ferner strömt
das Kältemittel
durch die hinteren ersten Verbindungslöcher 39b in dem linken
Abschnitt der zweiten Behälterplatte 40 in
die Rohre 20B in dem linken Abschnitt des rechten Kernabschnitts 22B.
Dann gelangt das Kältemittel durch
den linken zweiten Durchlauf T2L.
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Alternativ
kann der zweite Verbindungskanal 32B verlängert werden,
wie durch eine gestrichelte Linie 32B' in 6C dargestellt,
sodass der zweite Verbindungskanal 32B' die gleiche Länge wie der erste Verbindungskanal 32A der
linken Seite besitzt. In diesem Fall ist eine Sperre an dem Verbindungsabschnitt
zwischen dem zweiten Verbindungskanal 32B im oberen hinteren
zweiten Behälterabschnitt 16B2 in
einer Weise ähnlich
der Sperre 25 des linken Endes vorgesehen. Auch in diesem
Fall kann die Sperre so vorgesehen sein, dass der Eintritt des Kältemittels
in den oberen hinteren zweiten Behälterabschnitt 16B2 nicht
vollständig
verhindert wird. Der Eintritt des Kältemittels kann zu einem gewissen Maße erlaubt
werden, sodass das Kältemittel
aus dem rechten Ende und der mittleren Position in die hinteren
zweiten Verbindungslöcher 39c strömt. So ist
die Strömung
des Kältemittels
in den rechten hinteren Rohren 20B gleichmäßig.
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In
einem in 7A bis 7C dargestellten sechsten
Ausführungsbeispiel
ist die Anordnung des oberen Behälterabschnitts
bezüglich
der Luftströmungsrichtung
A entgegen der Anordnung in 6A bis 6C, und die Strömungsrichtung
des Kältemittels ist
ebenfalls umgekehrt, wie durch Pfeile A7, A8 angegeben. Wie in 7A dargestellt, ist die
breite Nut 16B, welche den oberen hinteren Behälterabschnitt definiert,
an der luftstromaufwärtigen
Seite in der Behälterplatte 38 ausgebildet,
und zwei enge Nuten 16A1, 16A2, welche den oberen
vorderen ersten Behälterabschnitt
bzw. den oberen vorderen zweiten Behälterabschnitt definieren, sind
an der luftstromabwärtigen
Seite in der Behälterplatte 38 ausgebildet. Die
erste Reihe von Rohren 20A, die mit dem breiten Behälterabschnitt 16B in
Verbindung stehen, bildet einen hinteren Kernabschnitt 22B.
Der zweite Kältemitteldurchlauf
T2R, T2L ist in den Rohren 20A gemacht.
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Das
durch den ersten Durchlauf T1L und T1R in den Rohren 20B gelangte
Kältemittel
strömt durch
die Verbindungslöcher 39c, 39b in
den jeweiligen engen Behälterabschnitt 16A1, 16A2.
Dann strömt
das Kältemittel
durch die an dem linken Ende und dem rechten Ende ausgebildeten
Verbindungskanäle 32A, 32B in
den breiten Behälterabschnitt 16B.
Ferner strömt
das Kältemittel
in die Rohre 20A des hinteren Kernabschnitts 22B.
So macht das Kältemittel
die zweiten Durchläufe
T1L und T2R in den auf der luftstromaufwärtigen Seite angeordneten Rohren 20A.
In diesem Fall ist es nicht immer notwendig, die Trennvorrichtung 24C in
dem Mittelabschnitt des breiten Behälterabschnitts 16B vorzusehen.
Alternativ kann eine Beschränkungsvorrichtung oder
Drosselvorrichtung in der Mitte des breiten Behälterabschnitts 16B vorgesehen
sein.
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Der
Druckverlust und die Lufttemperaturdifferenz in dem in 7A dargestellten Verdampfapparat
wird mit einem Vergleichs-Verdampfapparat verglichen. Als Vergleichs-Verdampfapparate
werden ein in 20A, 20B dargestellter Verdampfapparat
des 2-2-Durchlauftyps und ein in 21 dargestellter
Verdampfapparat des Vorne/Hinten-U-Kehrentyps verwendet.
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Der
Verdampfapparat in 7A und
die Vergleichs-Verdampfapparate haben die gleiche Kerngröße. Eine
Kernbreite beträgt
285,3 mm. Eine Kernhöhe
beträgt
235,0 mm. Eine Kerndicke beträgt
38,0 mm.
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Luft
wird gleichmäßig auf
den Kern gelenkt. Hierbei werden die Konditionen der Luft und des
Kältemittels
wie folgt gesteuert. Die Lufttemperatur beträgt 40°C und eine relative Luftfeuchtigkeit
beträgt 40%.
Bezüglich
des Kältemittels
betragen ein Druck und eine Temperatur an einer Position stromauf
eines Expansionsventils 9,0 MPa und 27,92°C. Ein Druck und ein Heizgrad
an einer Position stromab des Verdampfapparats betragen 4,0 MPa
und 1,0°C.
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<Druckverlusttest>
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Unter
den obigen Testbedingungen sind die Luftvolumina auf fünf Punkte
eingestellt. Die Testergebnisse sind in einem Diagramm von 8A dargestellt. In dem Diagramm
stellt eine horizontale Achse eine Strömungsrate GR (kg/h) des Kältemittels
dar und eine vertikale Achse stellt einen Druckverlust ΔPr (MPa)
des Kältemittels
dar. Eine durchgezogene Linie R1 mit quadratischen Markierungen
stellt das Ergebnis des Verdampfapparats des in 7A dargestellten Ausführungsbeispiels dar. Eine gestrichelte
Linie R2 mit runden Markierungen stellt das Ergebnis des in 20A dargestellten Vergleichs-Verdampfapparats
dar. Gemäß den Testergebnissen
ist der Druckverlust in dem Verdampfapparat des Ausführungsbeispiels
um etwa 27% reduziert.
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<Temperaturdifferenztest>
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Unter
den obigen Bedingungen wird Luft durch zwei Gebläse mit unterschiedlichen Volumina auf
den Kern gelenkt. Die Spannungen an die zwei Gebläse werden
un abhängig
gesteuert. Die Temperatur der durch den Kern während der rechts/links-unabhängigen Steuerung
gelangenden Luft wird durch einen Wärmebetrachter (Infrarot-Thermometer)
gemessen. Der Kern ist in vier Messbereiche in der Kernbreitenrichtung
D1 und in zwei Messbereiche in der Oben/Unten-Richtung geteilt.
Der Mittelwert der gemessenen Temperaturen wird mit den jeweiligen
Bereichen verglichen, und die Temperaturdifferenz zwischen einem
Bereich höchster
Temperatur und einem Bereich niedrigster Temperatur wird erfasst.
Das Ergebnis des Temperaturdifferenztests ist in einer Tabelle von 8B dargestellt. In der Tabelle
stellen „L" und „R" das linke Gebläse bzw.
das rechte Gebläse
dar. Wie in 8B dargestellt,
steigt in dem Verdampfapparat des in 7A dargestellten
Ausführungsbeispiels
die Temperaturdifferenz mit der Differenz der Luftvolumina.
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In
den obigen ersten bis sechsten Ausführungsbeispielen ist die Anzahl
des Kältemitteleinlasses
nicht begrenzt. Mehrfache Kältemitteleinlässe können vorgesehen
sein, wie bei einem in 9 dargestellten
siebten Ausführungsbeispiel.
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In
dem Verdampfapparat von 9 sind
beispielhaft zwei Kältemitteleinlässe an dem
unteren vordern Behälterabschnitt 18A ausgebildet.
Eine Trennvorrichtung 24D ist in dem vorderen unteren Behälterabschnitt 18A vorgesehen.
Dieser Typ ist für den
Verdampfapparat mit einer großen
Kernbreite effektiv. Der Kältemittelkreuzungsabschnitt
ist in den oberen Behälterabschnitten 16A, 16B in
einer Weise ähnlich
den obigen Ausführungsbeispielen
vorgesehen.
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In
den obigen ersten bis siebten Ausführungsbeispielen sind die vorderen
Rohre 20A und die hinteren Rohre 20B separat vorgesehen.
Die Kernabschnitte 22A, 22B sind durch separate
Reihen von Rohren 20A, 20B vorgesehen. Alternativ
kann der Kern des Verdampfapparats aus flachen Rohren gebildet sein,
die darin Kanäle
definieren, wie in einem folgenden achten Ausführungsbeispiel. D.h. der Kern kann
aus einer einzelnen Reihe von Rohren ausgebildet sein.
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In
dem in 10A dargestellten
achten Ausführungsbeispiel
sind die Rohre 20 in einer einzelnen Reihe in der Kernbreitenrichtung
D1 zwischen dem oberen vorderen und hinteren Behälterabschnitt 16A, 16B und
dem unteren vorderen und hinteren Behälterabschnitt 18A, 18B angeordnet.
Jedes der Rohre 20 hat einen flachen Rohr querschnitt und
definiert mehrfache Kältemittelkanallöcher 20a darin,
wie in 10C dargestellt.
Das Rohr 20 ist zum Beispiel durch Extrusion geformt.
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Einkerbungen 20b sind
an einem oberen Ende und einem unteren Ende des Rohres 20 in
einem mittleren Abstand bezüglich
einer Rohrbreitenrichtung ausgebildet, wie in 10C dargestellt. Eine obere Behälterplatte 15A und
eine untere Behälterplatte 15B sowie
eine obere Verbindungsplatte 40A und eine untere Verbindungsplatte 40B sind
vorgesehen. In jeder der Verbindungsplatten 40A, 40B sind
Verbindungslöcher 40C in
zwei Reihen in einer Längsrichtung
der Verbindungsplatte 40A, 40B ausgebildet. In
jeder der Behälterplatten 15A, 15B sind zwei
in der Längsrichtung
der Behälterplatte 15A, 15B verlaufende
Nuten ausgebildet. Die zwei Nuten der oberen Behälterplatte 15A definieren
den oberen vorderen Behälterabschnitt 16A und
den oberen hinteren Behälterabschnitt 16B.
Die zwei Nuten der unteren Behälterplatte 15B definieren
den unteren vorderen Behälterabschnitt 18A und
den unteren hinteren Behälterabschnitt 18B.
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Die
Verbindungsplatten 40A, 40B sind mit den Rohren 20 so
verbunden, dass die Enden der Rohre 20 in die Verbindungslöcher 40c passen,
wie in 10B dargestellt.
Hierbei passen die Einkerbungen 20b der Rohre 20 mit
Trennwänden 40d zusammen,
die zwischen den Verbindungslöchern 40c der
Verbindungsplatten 40A, 40B ausgebildet sind. Ferner
sind die Behälterplatten 15A, 15B mit
den Verbindungsplatten 40A, 40B verbunden. Auf
diese Weise ist der Raum in dem oberen Behälter in den oberen vorderen
Behälterraum 16A und
den oberen hinteren Behälterraum 16B geteilt.
Der Raum in dem unteren Behälter
ist in den unteren vorderen Behälterraum 18A und
den unteren hinteren Behälterraum 18B geteilt.
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In
diesem Verdampfapparat sind die ersten Kältemitteldurchläufe T1 in
den Kanallöchern 20a an der
Vorderseite der Rohre 20 gemacht und die zweiten Kältemitteldurchläufe T2 sind
in den Kanallöchern 20a an
der Rückseite
der Rohre 20 gemacht, wie in 10B dargestellt.
Demgemäß sind Vorteile ähnlich den
obigen Ausführungsbeispielen
vorgesehen.
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In
den obigen ersten bis achten Ausführungsbeispielen sind der erste
Durchlauf T1 und der zweite Durchlauf T2 bezüglich der Luftströmungsrichtung
A an der Vorderseite und der Rückseite
des Kerns ausgebildet. D.h. das Kältemittel macht in den Behälterabschnitten 16A, 16B eine
Kehre von der Vorderseite zu der Rückseite des Kerns. Alternativ kann
der Verdampfapparat so aufgebaut sein, dass das Kältemittel
eine Kehre in der Kernbreitenrichtung D1 wie folgt macht.
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In
einem in 11 bis 14E dargestellten neunten
Ausführungsbeispiel
sind die Rohre 20 so angeordnet, dass das Kältemittel
den ersten Durchlauf T1 und den zweiten Durchlauf T2 abwechselnd
in einer Reihe in der Kernbreitenrichtung D1 macht.
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Insbesondere
ist der Kernabschnitt 22 mit den Rohren 20 zwischen
dem oberen vorderen und hinteren Behälterabschnitt 16A, 16B und
dem unteren vorderen und hinteren Behälterabschnitt 18A, 18B angeordnet.
Die Rohre 20 haben flache Rohrquerschnitte. In dem Kernabschnitt 22 sind
die Rohre 20 in einer einzelnen Reihe in der Kernbreitenrichtung
D1 angeordnet.
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Das
Kältemittel
strömt
von dem Kältemitteleinlass
des Anschlusses 13 zu dem oberen vorderen Behälterabschnitt 16A.
Nach Durchströmen
des Kerns 22 wird das Kältemittel
aus dem Kältemittelauslass
des Anschlusses 13 durch den oberen hinteren Behälterabschnitt 16B ausgegeben.
Wie in 13 dargestellt,
sind in der Gruppe von Rohren 20 das erste Rohr 20A,
in welchem der erste Kältemitteldurchlauf
T1 gemacht ist, und das zweite Kältemittelrohr 20B,
in welchem der zweite Kältemitteldurchlauf T2
gemacht ist, abwechselnd angeordnet.
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Wie
in 14A bis 14E dargestellt, ist eine obere
Verbindungsplatte 41a mit der oberen Behälterplatte 15A verbunden,
sodass der obere vordere Behälterraum 16A von
dem oberen hinteren Behälterraum 16B getrennt
ist. Wie in 14A dargestellt, sind
erste und zweite Verbindungslöcher 39e, 39f an der
oberen Verbindungsplatte 41A in Reihen in der Kernbreitenrichtung
D1 an Stellen entsprechend den offenen Enden der ersten bzw. zweiten
Rohre 20A, 20B ausgebildet. Die ersten Rohre 20A stehen
mit dem oberen vorderen Behälterabschnitt 16A durch die
ersten Verbindungslöcher 39e in
Verbindung, und die zweiten Rohre 20B stehen mit dem oberen
hinteren Behälterabschnitt 16B durch
die zweiten Verbindungslöcher 39f in
Verbindung.
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Ferner
ist eine untere Verbindungsplatte 41B mit der unteren Behälterplatte 15B verbunden.
Wie in 14B dargestellt,
ist die zweite Verbindungsplatte 41B mit Verbindungslöchern 39cR, 39cL an
Stellen entsprechend den unteren offenen Enden der ersten Rohre 20A und
mit Verbindungslöchern 39dR, 39dL an
Stellen entsprechend den unteren offenen Enden der zweiten Rohre 20B ausgebildet.
Die Verbindungslöcher 39cR, 39cL, 39dR, 39dL sind
in Reihen in der Kernbreitenrichtung angeordnet. Die Verbindungslöcher 39dR sind
in dem vorderen rechten Abschnitt der unteren Verbindungsplatte 41B positioniert,
um den vorderen Abschnitten der ersten Rohre 20A in dem
rechten Abschnitt des Kernabschnitts 22 zu entsprechen.
Die Verbindungslöcher 39cL sind
in dem vorderen linken Abschnitt der unteren Verbindungsplatte 41B positioniert,
um den vorderen Abschnitten der ersten Rohre 20A in dem
linken Abschnitt des Kernabschnitts 22 zu entsprechen.
Die Verbindungslöcher 39cR sind
in dem hinteren rechten Abschnitt der unteren Verbindungsplatte 41B positioniert,
um den hinteren Abschnitten der zweiten Rohre 20B in dem
rechten Abschnitt des Kernabschnitts 22 zu entsprechen.
Die Verbindungslöcher 30cL sind
in dem hinteren linken Abschnitt der unteren Verbindungsplatte 41B positioniert,
um den hinteren Abschnitten der zweiten Rohre 20B in dem
linken Abschnitt des Kernabschnitts 22 zu entsprechen.
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In
dem obigen Aufbau strömt
das Kältemittel, wie
durch Pfeile in 12 bis 14E gezeigt. Insbesondere
strömt
das Kältemittel
aus dem oberen vorderen Behälterabschnitt 16A durch
die Verbindungslöcher 39e zu
den ersten Rohren 20A und machte den ersten Durchlauf T1
in den ersten Rohren 20A. Dann strömt das in den ersten Rohren 20A in
dem linken Abschnitt des Kernabschnitts 22 strömende Kältemittel
durch die Verbindungslöcher 30cL in
den unteren vorderen Behälterabschnitt 18A und
macht eine Kehre in dem unteren vorderen Behälterabschnitt 18A. Dann
strömt
das Kältemittel
durch die Verbindungslöcher 39dR in
die zweiten Rohre 20B in dem rechten Abschnitt des Kernabschnitts 22 und
macht den zweiten Durchlauf T2 in den rechten zweiten Rohren 20B.
Andererseits strömt
das in den ersten Rohren 20A in dem rechten Abschnitt des
Kernabschnitts 22 strömende
Kältemittel
durch die Verbindungslöcher 39cR in
den unteren hinteren Behälterabschnitt 18B und
macht eine Kehre in dem unteren hinteren Behälterabschnitt 18B.
Dann strömt
das Kältemittel
durch die Verbindungslöcher 39dL in
die zweiten Rohre 20B in dem linken Abschnitt des Kernabschnitts 22 und
macht die zweiten Durchläufe
T2 in den linken zweiten Rohren 20B. Das durch die zweiten
Durchläufe
T2 gelangte Kältemittel
sammelt sich durch die Verbindungslöcher 39f in dem oberen hinteren
Behälterabschnitt 16B und
wird aus dem Kältemittelauslass
des Anschlusses 13 ausgegeben.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
wird die Strömungsrichtung
des Kältemittels
bezüglich
der Kernbreitenrichtung D1, d.h. der Rechts/Links-Richtung des Kernabschnitts 22 geändert. Ähnlich den
Ausführungsbeispielen,
in welchen der vordere Kernabschnitt 22A und der hintere
Kernabschnitt 22B bezüglich
der Luftströmungsrichtung
A angeordnet sind, ist die Menge der Kältemittelverdampfung in dem
Kernabschnitt 22 gleichmäßig. Demgemäß ist die Temperatur der durch
den Kernabschnitt 22 strömenden Luft bezüglich der
Kernbreitenrichtung D1 gleichmäßig. Weil
die Anzahl von Kehren des Kältemittels
klein ist, ist der Druckverlust des Kältemittels reduziert. Selbst
wenn ein ausgetrockneter Bereich und ein überhitzter Bereich in den zweiten
Rohren 20B, in welchen das Kältemittel die zweiten Durchläufe D2 macht,
erzeugt werden, wird durch die Rippen 26 und die ersten
Rohre 20A, in welchen das Kältemittel die ersten Durchläufe T1 macht,
ein Wärmeaustausch
durchgeführt.
Demgemäß ist die
Wärmemenge
bezüglich
der Kernbreitenrichtung D1 gleichmäßig und die Temperaturverteilung
ist verbessert.
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In
dem gewöhnlichen
Verdampfapparat steht die Luft mit der in dem überhitzten Bereich erzeugten Luftverteilung
an der luftstromabwärtigen
Seite (kältemittelstromaufwärtige Seite)
des Kerns in Wärmeaustausch
und wird gekühlt.
D.h. die Luftverteilung wird durch Einstellen der Strömungsrichtung
des Kältemittels
senkrecht zu der Luftströmungsrichtung
reduziert. Dagegen sind in dem Ausführungsbeispiel die Rohre 20A, 20B in
der einzelnen Reihe in dem Kernabschnitt 22 angeordnet.
Die zweiten Rohre 20B, in welchen die überhitzten Bereiche erzeugt werden,
können
zwischen den ersten Rohren 20A, in welchen die überhitzten
Bereiche nicht erzeugt werden, platziert werden. Deshalb ist die
Temperaturverteilung in dem Kernabschnitt mit einer einzelnen Reihe
von Rohranordnung verbessert.
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In
einem Kreislauf, in welchem der Verdampfapparat so verwendet wird,
dass die Strömungsrichtung
des Kältemittels
umgekehrt wird, ist die Temperaturverteilung wie folgt verbessert.
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In
dem in 20A, 20B, 21 dargestellten Verdampfapparat strömt das Kältemittel
zum Beispiel so, dass der Wärmeaustausch
in dem hinteren Kernabschnitt 22B an der luftstromaufwärtigen Seite
nach dem vorderen Kernabschnitt 22A an der luftstromabwärtigen Seite
durchgeführt
wird. Daher kehrt das Kältemittel
von der luftstromabwärtigen
Seite zu der luftstromaufwärtigen
Seite um. D.h. die Strömung des
Kältemittels
ist allgemein betrachtet entgegen der Strömung der Luft. Bei diesem Verdampfapparat ist,
wenn die Strömung
des Kältemittels
durch Austauschen des Kältemitteleinlasses
mit dem Kältemittelauslass
umgekehrt wird, die Strömungsrichtung des
Kältemittels
gleich der Strömungsrichtung
der Luft. In diesem Fall erscheint der um den Kältemittelauslass erzeugte überhitzte
Bereich und dergleichen als der Luftblastemperaturverteilungsbereich.
Andererseits ist in dem Ausführungsbeispiel,
in welchem der Kern in der einzelnen Reihe angeordnet ist, selbst
wenn die Strömungsrichtung
des Kältemittels umgekehrt
wird, die Kältemittelströmungsrichtung nicht
parallel zu der Luftströmungsrichtung
A, sondern senkrecht zu der Luftströmungsrichtung A. D.h. die Strömung des
Kältemittels
ist bezüglich
der Kernbreitenrichtung D1 symmetrisch gemacht. Demgemäß ist die
Temperaturverteilung verbessert. Ferner kann diese Kernanordnung
mit einer einzelnen Reihe bei einem Kühler eingesetzt werden. In
dem Kühler ist
die Luftverteilung verbessert.
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Falls
das Kältemittel
Kohlendioxid ist, strömt das
Kältemittel
in dem Wärmetauscher
in einem überkritischen
Zustand. Das Kältemittel ändert sich jedoch
nicht isotherm. Insbesondere wird, nachdem das Kältemittel in den Wärmetauscher
strömt,
die Temperatur des Kältemittels
sofort gesenkt. In dem Kernabschnitt mit einer Rohranordnung einer
einzelnen Reihe erscheint die Temperaturveränderung des Kältemittels
direkt als die Blaslufttemperaturverteilung. In dem in 11 bis 14E dargestellten neunten Ausführungsbeispiel
sind jedoch das erste Rohr 20A, in welchem das Kältemittel
mit hoher Temperatur direkt nach dem Einströmen in den Wärmetauscher strömt, und
das Rohr 20B, in welchem das Kältemittel mit niedriger Temperatur
vor der Ausgabe strömt, abwechselnd
angeordnet. Deshalb ist die verbesserte Luftverteilung vorgesehen.
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In
dem neunten Ausführungsbeispiel
sind das erste Rohr 20A, durch welches das Kältemittel
in einer Richtung nach unten strömt,
um den ersten Durchlauf D1 zu machen, und das Rohr 20B,
durch welches das Kältemittel
in einer Richtung nach oben strömt,
um den zweiten Durchlauf T2 zu machen, abwechselnd angeordnet.
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Jedoch
kann der Kernabschnitt 22 auch durch abwechselndes Anordnen
eines Satzes von ersten Rohren 20A und eines Satzes von
zweiten Rohren 20B ausgebildet sein. Zum Beispiel sind
zwei oder drei erste Rohre 20A und zwei oder drei zweite Rohre 20B abwechselnd
angeordnet. In diesem Fall kann eine ähnliche Wirkung vorgesehen
werden.
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Demgemäß kann der
Kern mit der Rohranordnung einer einzelnen Reihe die Luftverteilung
als Verdampfapparat und Kühler
verbessern. Daher kann diese Kernanordnung sowohl für den Verdampfapparat
als auch den Kühler
eingesetzt werden. Hierbei bedeutet der Verdampfapparat den Wärmetauscher,
in welchem das Kältemittel
Wärme aufnimmt
und verdampft, während
ein Wärmeaustausch zwischen
dem Kältemittel
und dem zu kühlenden äußeren Fluid
(zum Beispiel Luft) durchgeführt
wird. Der Kühler
bedeutet den Wärmetauscher,
in welchem das Kältemittel
Wärme abstrahlt,
um sich selbst zu kühlen.
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In
den obigen ersten bis neunten Ausführungsbeispielen sind die Rohre 20, 20A, 20B vertikal angeordnet
und die Behälter 16A, 16B, 18A, 18B sind
mit den oberen und unteren Enden der Rohre 20, 20A, 20B verbunden.
Die Montageposition des Wärmetauschers
ist im Gebrauch nicht auf die obige beschränkt. Zum Beispiel sind die
Behälter 16A, 16B, 18A, 18B vertikal
angeordnet und die Kerne 22A, 22B sind horizontal
zwischen den Behältern 16A, 16B, 18A, 18B angeordnet.
D.h. die Rohre 20, 20A, 20B sind horizontal
angeordnet und in der vertikalen Richtung geschichtet, wie in 15 eines zehnten Ausführungsbeispiels
gezeigt. Bei diesem Aufbau können
die ähnlichen
Vorteile vorgesehen werden. Zusätzlich
kann die Ungleichmäßigkeit
der Temperatur in der vertikalen Richtung reduziert werden. Der
in 15 dargestellte Kältemittelverdampfapparat
ist durch Drehen des in 1A dargestellten
Kältemittelverdampfapparats
um 90° vorgesehen.
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Der
in den obigen Ausführungsbeispielen beschriebene
Wärmetauscher
kann in einem Kühlkreis
mit einem inneren Wärmetauscher
eingesetzt werden, wie in 16A und 16B dargestellt. Zum Beispiel
wird der in 11 dargestellte
Wärmetauscher
als ein innerer Wärmetauscher 44 verwendet. In
dem Kühlkreis
ist ein Schaltventil (Vierwegeventil) 42 vorgesehen. In
diesem Kreis wird der Betriebsmodus zwischen dem Kühlmodus
(16A) und dem Heizmodus
(16B) durch das Schaltventil 42 geschaltet.
Nachfolgend wird die Konstruktion des Kühlkreises, in welchem Kohlendioxid
in dem überkritischen
Zustand als Kältemittel
verwendet wird, beispielhaft erläutert.
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In
dem in 16A gezeigten
Kühlmodus wird
das Kältemittel,
welches in einem Kompressor 46 komprimiert worden ist,
durch einen Schaltvorgang des Schaltventils 42 durch ein
Rohr 43 in einen äußeren Wärmetauscher
(Kühler) 48 eingeleitet.
In dem äußeren Wärmetauscher 48 wird
ein Wärmeaustausch
zwischen dem Hochdruck-Kältemittel
und der Hochtemperatur-Luft durchgeführt. Deshalb wird ein Hochdruck-Hochtemperatur-Kältemittel
aus dem äußeren Wärmetauscher 48 ausgegeben.
Dann wird das Kältemittel
durch einen inneren Wärmetauscher (IHX) 50,
in welchem ein Wärmeaustausch
zwischen den Kältemitteln
durchgeführt
wird, und einem Expansionsventil (Druckverminderungsvorrichtung) 45 in
ein Niederdruck-Niedertemperatur-Kältemittel
geändert
und strömt
in den inneren Wärmetauscher (Verdampfapparat) 44.
In dem inneren Wärmetauscher 44 absorbiert
das Kältemittel
Wärme aus
der in einen Raum zu blasenden Luft, um dadurch die Luft zu kühlen. Dann
wird das Kältemittel
in ein Auffanggefäß 52 eingeleitet.
In dem Auffanggefäß 52 wird das
Kältemittel
in ein gasförmiges
Kältemittel
und ein flüssiges
Kältemittel
getrennt. Dann kehrt das Kältemittel
zu dem Kompressor 46 zurück und wird anschließend in
das Hochdruck-Hochtemperatur-Kältemittel
geändert.
In 16A, 16B geben Pfeile die Strömungsrichtung
des Kältemittels
an.
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In
dem in 16B gezeigten
Heizmodus wird das in dem Kompressor 46 komprimierte Kältemittel
durch das Schaltventil 42 durch ein Rohr 43A in
den inneren Wärmetauscher
(Kühler) 44 eingeleitet.
In dem inneren Wärmetauscher 44 strahlt
das Kältemittel
Wärme an
eine Niedertemperatur-Luft ab, um dadurch die Luft zu erwärmen. So
wird das Hochdruck-Niedertemperatur-Kältemittel aus dem inneren Wärmetauscher 44 ausgegeben.
Dann wird das Kältemittel
durch das Expansionsventil 45 in ein Niederdruck-Niedertemperatur-Kältemittel
geändert.
Dann strömt
das Niederdruck-Niedertemperatur-Kältemittel in den äußeren Wärmetauscher
(Verdampfapparat) 48. In dem äußeren Wärmetauscher 48 absorbiert
das Kältemittel
Wärme.
Dann wird das Kältemittel
durch das Schaltventil 42 in den inneren Wärmetauscher
(IHX) 50 eingeleitet. Ferner kehrt das Kältemittel
zu dem Kompressor 46 zurück und wird anschließend in
das Hochdruck-Hochtemperatur-Kältemittel
geändert.
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In
dem Wärmetauscher 44 mit
der einzelnen Reihe einer Rohranordnung kann der Kältemitteleinlass
an der unteren Seite vorgesehen sein. Alternativ können der
Kältemitteleinlass
und der Kältemittelauslass
auf der rechten Seite und der linken Seite davon vorgesehen sein.
Ferner können
zwei Kältemitteleinlässe vorgesehen
sein. Auch ist es nicht immer notwendig, dass das Rohr 20A,
durch welches das Kältemittel
den ersten Durchlauf T1 macht, und das Rohr 20B, durch
welches das Kältemittel
den zweiten Durchlauf T2 macht, abwechselnd angeordnet sind. Alternativ
sind ein Satz der Rohre 20A und ein Satz der Rohre 20B,
die jeweils eine vorbestimmte Anzahl von Rohren enthalten, abwechselnd
angeordnet.
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Durch
Verwendung des Wärmetauschers der
Ausführungsbeispiele
in Kombination mit dem inneren Wärmetauscher
wird, da die Trockenheit des Kältemittels
an der Kältemitteleinlassseite
des Wärmetauschers
reduziert ist, die Temperaturverteilung weiter verbessert. Auch
ist die Enthalpiedifferenz auf der Kältemittelauslassseite vergrößert. Demgemäß ist das
Leistungsvermögen
verbessert.
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In
den obigen Ausführungsbeispielen
werden die Ströme
des Kältemittels
nach Durchströmen des
ersten Durchlaufs T1 in der horizontalen Richtung in dem Kreuzungsabschnitt
vor dem Strömen
in den zweiten Durchlauf T2 gekreuzt. Alternativ können die
Ströme
des Kältemittels
auch nach Durchführung
mehrerer erster Durchläufe
T1 gekreuzt werden. Auch ist die Anzahl des Kreuzungsabschnitts nicht
begrenzt. Der Kreuzungsabschnitt kann an mehreren Positionen vorgesehen
sein.
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Die
Konstruktion der vorliegenden Erfindung kann auf den Wärmetauscher
des Schlangentyps angewendet werden, in welchem der Strom des Kältemittels
in Schlangenlinienform durch die mehreren Rohre in dem vorderen
und dem hinteren Kernabschnitt gebildet ist und mehrere Kältemitteldurchläufe gebildet
sind.
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Ferner
kann der oben beschriebene Kältemittelverdampfapparat
in einem Kühlkreis
mit einer Ejektorpumpe und einem inneren Wärmetauscher eingesetzt werden,
wie in 17 und 18 dargestellt. Der Kühlkreis
von 17 weist einen Kompressor 66,
einen Kühler 67,
eine Ejektorpumpe 68, eine Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 69 und
einen Verdampfapparat 64 auf. Der in 18 dargestellte Kühlkreis weist anstelle der
Ejektorpumpe 68 von 17 eine
Druckverminderungsvorrichtung (Expansionsventil) 65 auf.
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Vorzugsweise
ist in dem in 17 dargestellten
Kühlkreis
eine Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 69 stromauf
des Verdampfapparats 64 angeordnet. In dem in 18 dargestellten Kühlkreis
ist die Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 69 bevorzugt stromauf
der Druckverminderungsvorrichtung 65 angeordnet. Weil die
Trockenheit des Kältemittels
auf der Kältemitteleinlassseite
des Verdampfapparats 64 reduziert ist, ist diese Anordnung
hinsichtlich einer Verbesserung der Temperaturverteilung in der
Kernbreitenrichtung D1 und der Kühlleistung
bevorzugt.
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Der
Verdampfapparat der Ausführungsbeispiele
wird in Kombination mit der Ejektorpumpe verwendet. In dem Ejektorpumpenkreis
ist die Kältemittelströmungsrate
zu der Niederdruckseite um so größer je geringer
der Druckverlust des Kältemittels
auf der Niederdruckseite (zum Beispiel in dem Verdampfapparat und
der Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung)
ist. Demgemäß ist das
Leistungsvermögen
weiter verbessert.
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Die
vorliegende Erfindung sollte nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele
beschränkt
sein, sondern kann auf andere Weise ohne Verlassen des Schutzumfangs
der Erfindung realisiert werden.
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In
der obigen Beschreibung ist die vorliegende Erfindung auf den Kältmittelverdampfapparat
angewendet, in welchem das äußere Fluid
(erstes Fluid) Luft ist und das innere Fluid (zweites Fluid) das Kältemittel
ist. Alternativ kann die vorliegende Erfindung bei dem Wärmetauscher
eingesetzt werden, der einen Wärmeaustausch
zwischen dem ersten Fluid und dem zweiten Fluid außer dem
Kältemittel durchführt. Der
Wärmetauscher
kann zum Erwärmen des
ersten Fluids verwendet werden.