DE102005062423A1

DE102005062423A1 - Verdampfapparat

Info

Publication number: DE102005062423A1
Application number: DE102005062423A
Authority: DE
Inventors: Yoshiki Kariya Katoh; Etsuo Kariya Hasegawa; Ken Kariya Muto; Masaaki Kariya Kawakubo
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2004-12-28
Filing date: 2005-12-27
Publication date: 2006-07-13
Also published as: CN1796904A; US20060185386A1; CN1796904B; JP2006183962A; US7347064B2

Abstract

Ein mit Kohlendioxidgas betriebener Verdampfapparat weist wenigstens eine Kerneinheit (11, 16) auf, die mehrere Wärmeübertragungsrohre (12, 17) mit einem Pfad mit einem darin strömenden Kältemittel, einen mit einer Endöffnung der Wärmeübertragungsrohre verbundenen und mit einem Kältemittelzuführpfad (25) ausgebildeten ersten Behälter (14, 19) und einen mit der anderen Endöffnung der Wärmeübertragungsrohre verbundenen und mit einem Kältemittelausgabepfad ausgebildeten zweiten Behälter (15, 18) enthält. Die Breite L1 der Kerneinheit ist als 50 mm L1 175 mm gegeben. Der äquivalente Durchmesser d des Kältemittelzuführpfades des ersten Behälters und des Kältemittelausgabepfades des zweiten Behälters ist als 4,7 mm d 9,6 mm gegeben.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Erfindung betrifft einen Verdampfapparat, der in einem Kühlkreis, usw. verwendet wird und unter Verwendung von Kohlendioxidgas (CO₂) betrieben wird.

TECHNISCHER HINTERGRUND

Als Kältemittel für einen Kühlkreis wird allgemein ein CFC-Substitutionskältemittel (R134a) benutzt. In dem durch dieses CFC-Substitutionsmittel angetriebenen Kühlkreis ist ein Verdampfapparat, der eine Art eines Außenwärmetauschers bildet, stromab eines Expansionsventils angeordnet, und ein durch das Expansionsventil im Druck vermindertes Kältemittel strömt in den Verdampfapparat. Im Verdampfapparat wird das Kältemittel durch Austauschen von Wärme mit der Luft verdampft (vergast) und verändert nach dem Absorbieren von Wärme aus der Umgebungsluft die Luft in kühle Luft. Der Verdampfapparat weist eine oder mehrere Reihen auf, die entlang der Dicke angeordnet sind und jeweils einen oder mehrere Kerneinheiten enthalten, die jeweils eine Vielzahl von nebeneinander gelegenen Wärmeübertragungsrohren, in denen das Kältemittel strömt, einen mit einer Öffnung der Wärmeübertragungsrohre verbundenen und einen Kältemittelzuführpfad oder einen Kältemittelausgabepfad aufweisenden ersten Behälter sowie einen mit der anderen Öffnung der Wärmeübertragungsrohre verbundenen und einen Kältemittelzuführpfad oder einen Kältemittelausgabepfad aufweisenden zweiten Behälter aufweisen.

In Anbetracht der Tatsache, dass sich das Kältemittel in dem ersten und dem zweiten Behälter in einer Gas/Flüssigkeit-Doppelphase befindet, haben die Form und die Größe (Durchmesser, Länge) davon einen großen Einfluss auf die Verteilungscharakteristik des Kältemittels in die Wärmeübertragungsrohre. Falls zum Beispiel der erste Behälter mit dem Kältemittelzuführpfad mit der Öffnung am unteren Ende der Wärmeübertragungsrohre verbunden ist und der zweite Behälter mit dem Kältemittelausgabepfad mit der Öffnung am oberen Ende verbunden ist, während das Kältemittel in den Wärmeübertragungsrohren nach oben bewegt wird, werden das flüssige Kältemittel und das gasförmige Kältemittel in der Position nahe dem Einlass des ersten Behälters verteilt, während das flüssige und das gasförmige Kältemittel am Zwischenabschnitt beginnen, sich voneinander zu trennen. An dem Abschnitt entfernt vom Einlass sind das flüssige Kältemittel und das gasförmige Kältemittel voneinander getrennt, und das flüssige Kältemittel wird in dem ersten Behälter durch die Trägheitskraft gespeichert, sodass sich das CFC-Kältemittel (Chlorfluorkohlenstoff) mit einer großen Menge von flüssigem Kältemittel entlang der Wärmeübertragungsrohre nach oben bewegt.

Wie oben beschrieben, verändert sich das Verhältnis zwischen dem flüssigen Kältemittel und dem gasförmigen Kältemittel zwischen den Positionen nahe und entfernt dem Einlass des ersten Behälters in der Querrichtung der Kerneinheit. Das flüssige Kältemittel trägt zum Kühlbetrieb bei, während das gasförmige Kältemittel nicht wesentlich zum Kühlen beträgt. So tritt zwischen den Abschnitten nahe dem Einlass und der fernen Seite vom Einlass die Veränderung der Kühltemperatur auf (ungleichmäßige Temperaturverteilung). Das Fehlen der Gleichmäßigkeit der Temperaturverteilung wird zur Zeit einer niedrigen Kältemittelströmungsrate, wenn die Gas/Flüssigkeit-Trennung gefördert wird, leicht signifikant.

In dem herkömmlichen Verdampfapparat (ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2001-074388) ist dagegen an einem Abschnitt entfernt von dem Kältemitteleinlass/auslass in dem Behälter zum Einströmen und Ausströmen des CFC-Kältemittels eine Drossel angeordnet, um den Strom des flüssigen Kältemittels zu steuern.

Im Stand der Technik kann ein spezieller Abschnitt (Bereich) des Behälters in Längsrichtung, wo eine Drossel angeordnet ist, nicht leicht bestimmt werden, und es ist schwierig, die Größenveränderung des Kerns in Querrichtung aufzunehmen. Ebenso ist die oben beschriebene Drosselanordnung, obwohl sie für den mit dem CFC-Kältemittel betriebenen Verdampfapparat effektiv ist, nicht notwendigerweise für einen genau betrachteten Verdampfapparat, der mit einem Kohlendioxidgas-Kältemittel betrieben wird, effektiv. Insbesondere erreicht der Betriebsdruck des Kohlendoxidgas-Kältemittels im Verdampfapparat bis zum 10-fachen des CFC-Kältemittels, und die Behälterplattendicke muss vergrößert oder die Druckempfangsfläche im Behälter muss reduziert (der Behälterdurchmesser muss reduziert) werden, um diesen hohen Druck aufzunehmen. Es ist noch unbekannt, wie die Drossel in welcher Form geeignet in dem dicken Behälter mit kleinem Innendurchmesser anzuordnen ist.

Die angeordnete Drossel blockiert den Kältemittelstrom und erzeugt einen Druckverlust. Weiter hat ein Kohlendioxidgas-Kältemittel im Vergleich zum CFC-Kältemittel andere physikalische Werte. Der Gas/Flüssigkeit-Dichteunterschied des Kohlendioxidgases beträgt zum Beispiel etwa 1/80 und ist von jenem des CFC-Kältemittels von etwa 1/8,5 deutlich verschieden. Dieser Gas/Flüssigkeit-Dichteunterschied steht in Zusammenhang mit der Gas/Flüssigkeit-Trennbarkeit.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Diese Erfindung wurde in Anbetracht der oben genannten Situation erzielt, und es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Verdampfapparat vorzusehen, der mit einem Kohlendioxidkältemittel und mit einem reduzierten Behälterdruckverlust und einer hohen Kühlleistung arbeitet.

Der Erfinder hat einen optimalen äquivalenten Durchmesser des Kältemittelzuführpfades und des Kältemittelausgabepfades des Behälters des mit dem Kohlendioxidgas betriebenen Verdampfapparats entdeckt. Der Verdampfapparat gemäß dieser Erfindung enthält wenigstens eine Kernreihe mit wenigstens einer Kerneinheit. Die Kerneinheit ist aus mehreren Wärmeübertragungsrohren mit einem Kältemittelaufwärtspfad oder einem Kältemittelabwärtspfad, einem mit einer Öffnung der Wärmeübertragungsrohre verbundenen ersten Behälter und einem mit der anderen Öffnung der Wärmeübertragungsrohre verbundenen zweiten Behälter aufgebaut. Der Verdampfapparat ist in die folgenden sechs Arten entsprechend dem Aufbau der Wärmeübertragungsrohre und dem Aufbau und den Verbindungspunkten des ersten und des zweiten Behälters eingeteilt.

(1) Erste Erfindung

Gemäß einer ersten Erfindung ist ein Verdampfapparat mit wenigstens einer Kernreihe vorgesehen, die entlang der Dicke angeordnet ist und wenigstens einen in Querrichtung angeordneten Kern aufweist. Insbesondere weist der mit dem Kohlendioxidgas betriebene Verdampfapparat im ersten Aspekt der Erfindung eine Kern einheit mit mehreren Wärmeübertragungsrohren mit einem Pfad mit einem darin strömenden Kältemittel, einem mit einer Endöffnung der Wärmeübertragungsrohre verbundenen und mit einem Kältemittelzuführpfad ausgebildeten ersten Behälter und einem mit einer anderen Endöffnung der Wärmeübertragungsrohre verbundenen und mit einem Kältemittelausgabepfad ausgebildeten zweiten Behälter auf. Die Breite L1 der Kerneinheit ist gegeben als 50 mm ≤ L1 ≤ 175 mm. Der äquivalente Durchmesser d des Kältemittelzuführpfades des ersten Behälters und des Kältemittelausgabepfades des zweiten Behälters ist gegeben als 4.7 mm ≤ d ≤ 9,6 mm.

(A) Zuerst werden das Kältemittel und der Kreis erläutert, die eine Vorbedingung der Erfindung bilden. Der Verdampfapparat gemäß dieser Erfindung arbeitet mit einem Kohlendioxidgas. Auch kann der Verdampfapparat gemäß dieser Erfindung mit einem Kühlkreis, einem Ejektorpumpenkreis und einer Wärmepumpe verwendet werden. Insbesondere ist der Verdampfapparat gemäß dem achtunddreißigsten Aspekt der Erfindung auf einen Kühlkreis mit einem Innenwärmetauscher oder gemäß dem neununddreißigsten Aspekt der Erfindung auf einen Ejektorpumpenkreis mit einer Ejektorpumpe anwendbar. Ebenso ist der Verdampfapparat gemäß dem vierzigsten Aspekt der Erfindung auf einen Kühlkreis oder einen Ejektorpumpenkreis mit einem/einer stromauf davon angeordneten Expansionsventil oder Flüssigkeit/Gas-Trennvorrichtung anwendbar, oder die Erfindung ist gemäß dem einundvierzigsten Aspekt davon auf einen Kühlkreis oder einen Ejektorpumpenkreis mit einer stromab davon angeordneten Flüssigkeit/Gas-Trennvorrichtung anwendbar.

Der Kühlkreis hat einen Kompressor, einen Kondensator, ein Expansionsventil und einen Verdampfapparat und kann ferner einen Innenwärmetauscher zum Austauschen von innerer Wärme zwischen zum Beispiel dem Einlass des Kompressors, d.h. dem Auslass des Verdampfapparats und dem Auslass des Kondensators enthalten. Die Ejektorpumpe in dem Ejektorpumpenkreis reduziert den Druck des aus dem Expansionsventil strömenden Kohlendioxid-Kältemittels und gewinnt die Expansionsenergie wieder. In dem Kühlkreis und dem Ejektorpumpenkreis kann die Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung zum Trennen des flüssigen Kältemittels und des gasförmigen Kältemittels voneinander stromauf oder stromab des Verdampfapparats angeordnet werden. Die Wärmepumpe kann den Kühl- oder Heizbetrieb in einem einzigen Kühlkreis durchführen. Der Innenverdampfapparat absorbiert Wärme aus der Innenluft durch Verdampfen des Kältemittels im Kühlmodus und erzeugt Wärme durch Kondensieren des Kältemittels im Heizmodus. Dieses Konzept des Kältemittels und jedes der verschiedenen Kreise ist analog auf die nachfolgend beschriebenen zweiten bis sechsten Erfindungen anwendbar.

(B) Als nächstes werden der äquivalente Durchmesser des Verdampfapparats und des Behälters gemäß der Erfindung beschrieben. Der Verdampfapparat enthält wenigstens eine Kerneinheit mit einer Vielzahl von Wärmeübertragungsrohren, einem ersten Behälter und einem zweiten Behälter. Die Vielzahl der Wärmeübertragungsrohre (Wärmeübertragungsrohrgruppe) kann, obwohl bevorzugt vertikal angeordnet, alternativ in anderen Richtungen angeordnet werden. Der erste und der zweite Behälter können mit der oberen oder der unteren Endöffnung der Wärmeübertragungsrohre verbunden sein. Der erste Behälter enthält einen Kältemittelzuführpfad, und der zweite Behälter enthält einen Kältemittelausgabepfad. Insbesondere wird gemäß dieser Erfindung der Behälter mit einem Kältemittelzuführpfad als „der erste Behälter" bezeichnet, und der Behälter mit dem Kältemittelausgabepfad als „der zweite Behälter", unabhängig davon, mit welchem Ende der Wärmeübertragungsrohre er verbunden ist.

Der „äquivalente Durchmesser" ist ein Konzept entsprechend jedem des Kältemittelzuführpfades und des Kältemittelausgabepfades und ist als ein Durchmesser der Querschnittsfläche definiert, die in einem Pfad mit einem kreisförmigen Querschnitt unabhängig von der Form oder der Anzahl der Kältemittelzuführpfade und der Kältemittelausgabepfade umgesetzt ist. Für einen äquivalenten Durchmesser von 6 mm beträgt zum Beispiel die Querschnittsfläche des Kältemittelzuführpfades etwa 28,3 mm². Der äquivalente Durchmesser des Kältemittelzuführpfades und jener des Kältemittelausgabepfades können zueinander gleich sein oder nicht. Falls das vordere Ende der Wärmeübertragungsrohre in den Kältemittelzuführpfad und den Kältemittelausgabepfad ragt, ist der durch den Vorsprung belegte Bereich nicht in der Berechnung enthalten. Die Fläche des Vorsprungs ist auch bei der Berechnung der Querschnittsfläche des Abschnitts (nicht eingesetzter Teil) zwischen benachbarten Rohren ausgeschlossen. Das Konzept des Verdampfapparats und des äquivalenten Durchmessers ist in ähnlicher Weise auf die nachfolgend beschriebenen zweiten bis sechsten Erfindungen anwendbar.

(2) Zweite Erfindung

Der Verdampfapparat gemäß der zweiten Erfindung enthält mehre vergleichsweise enge Kerneinheiten, die in wenigstens einer Reihe in Querrichtung angeordnet sind. Insbesondere weist gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung der mit Kohlendioxidgas betriebene Verdampfapparat eine Kernreihe mit mehreren in Querrichtung angeordneten Kerneinheiten auf, die jeweils mehrere Wärmeübertragungsrohre, die mit einem Pfad ausgebildet sind, in dem das Kältemittel strömt, einen mit einer Endöffnung der Wärmeübertragungsrohre und mit einem Kältemittelzuführpfad ausgebildeten ersten Behälter sowie einen mit der anderen Endöffnung der Wärmeübertragungsrohre verbundenen und mit einem Kältemittelausgabepfad ausgebildeten zweiten Behälter aufweisen. Die Breite L1 jeder Kerneinheit ist als 50 mm ≤ L1 ≤ 175 mm gegeben. Ebenso ist der äquivalente Durchmesser d des Kältemittelzuführpfades des ersten Behälters und des Kältemittelausgabepfades des zweiten Behälters jeder Kerneinheit als 4,7 mm ≤ d ≤ 9,6 mm gegeben.

Zwei oder mehr Kerneinheiten sind in Querrichtung angeordnet, und wenigstens eine Kernreihe ist enthalten. Der äquivalente Durchmesser d der ersten Kerneinheit und der zweiten Kerneinheit kann im Bereich von 4,7 mm bis 9,6 mm gleich sein oder nicht. Falls die Kernreihe zwei Kerneinheiten wie im dritten Aspekt der Erfindung enthält, können die Wärmeübertragungsrohre der ersten Kerneinheit auf einer Querseite einen Kältemittelaufwärtspfad oder einen Kältemittelabwärtspfad haben, und die Wärmeübertragungsrohre der zweiten Kerneinheit auf der anderen Querseite können einen Kältemittelabwärtspfad oder einen Kältemittelaufwärtspfad haben. In diesem Falls strömt das Kältemittel in der ersten Kerneinheit und der zweiten Kerneinheit in entgegengesetzte Richtungen, und deshalb sind der erste Behälter der ersten Kerneinheit und der erste Behälter der zweiten Kerneinheit entlang der Höhe der Wärmeübertragungsrohre an abgewandten Enden angeordnet.

Im unteren Endabschnitt der Wärmeübertragungsrohre kann zum Beispiel ein Halbabschnitt nahe einem Ende eines Rohrelements von vergleichsweise kleinem Durchmesser mit einem Pfad den zweiten Behälter der ersten Kerneinheit bilden, und der andere Halbabschnitt nahe dem anderen Ende davon kann den ersten Behälter der zweiten Kerneinheit bilden. Im oberen Endabschnitt kann andererseits ein Halb abschnitt nahe einem Ende eines Rohrelements den ersten Behälter der ersten Kerneinheit bilden, und der andere Halbabschnitt nahe dem anderen Ende davon kann den zweiten Behälter der zweiten Kerneinheit bilden, mit einer im Zwischenabschnitt angeordneten Trennung (Trennvorrichtung). In diesem Fall strömt das Kältemittel von dem zweiten Behälter der ersten Kerneinheit entlang eines Pfades in der Form eines U oder eines umgekehrten U durch die ersten und die zweiten Kerneinheit in den ersten Behälter der zweiten Kerneinheit.

Auch können gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung die Wärmeübertragungsrohre sowohl der ersten Kerneinheit auf einer Querseite als auch der zweiten Kerneinheit auf der anderen Querseite einen Kältemittelaufwärtspfad oder einen Kältemittelabwärtspfad haben. In diesem Fall strömt das Kältemittel in der ersten Kerneinheit und der zweiten Kerneinheit in der gleichen Richtung. Deshalb sind der erste Behälter der ersten Kerneinheit und der erste Behälter der zweiten Kerneinheit entlang der Höhe der Wärmeübertragungsrohre am gleichen Ende (zum Beispiel dem oberen Ende) angeordnet. Am unteren Ende entlang der Höhe des Kerneinheit kann zum Beispiel ein Halbabschnitt nahe einem Ende eines Rohrelements den ersten Behälter der ersten Kerneinheit bilden, und der andere Halbabschnitt nahe dem anderen Ende davon kann den ersten Behälter der zweiten Kerneinheit bilden.

Falls jede Kernreihe drei Kerneinheiten enthält, wie im fünften Aspekt der Erfindung, können die Wärmeübertragungsrohre der ersten Kerneinheit auf einer Querseite und der dritten Kerneinheit auf der anderen Querseite einen Kältemittelaufwärtspfad oder einen Kältemittelabwärtspfad haben, und die Wärmeübertragungsrohre der zweiten Kerneinheit können einen Kältemittelabwärtspfad oder einen Kältemittelaufwärtspfad haben. In diesem Fall strömt das Kältemittel einerseits von dem zweiten Behälter der ersten Kerneinheit zum ersten Behälter der zweiten Kerneinheit und andererseits vom zweiten Behälter der zweiten Kerneinheit zum ersten Behälter der dritten Kerneinheit. Folglich strömt das Kältemittel entlang eines Pfades in der Form eines S oder eines umgekehrten S von der ersten Kerneinheit zur dritten Kerneinheit. Zum Beispiel kann der zweite Behälter der ersten Kerneinheit an einem Ende ausgebildet sein, der erste Behälter der zweiten Kerneinheit am Zwischenabschnitt, und der zweite Behälter der dritten Kerneinheit am anderen Ende eines Rohrelements, mit einer zwischen dem Zwischenabschnitt und dem anderen Ende montierten Trennvorrichtung.

Falls jede Kernreihe vier Kerneinheiten enthält, wie im sechsten Aspekt der Erfindung, können die Wärmeübertragungsrohre sowohl der ersten Kerneinheit als auch der dritten Kerneinheit auf einer Querseite einen Kältemittelaufwärtspfad oder einen Kältemittelabwärtspfad haben, und die Wärmeübertragungsrohre sowohl der zweiten Kerneinheit als auch der vierten Kerneinheit auf der anderen Querseite können einen Kältemittelabwärtspfad oder einen Kältemittelaufwärtspfad haben. In diesem Fall strömt das Kältemittel entlang eines Pfades in der Form eines W oder eines umgekehrten W von der ersten Kerneinheit zur vierten Kerneinheit.

Wie oben beschrieben, ist bei dem Verdampfapparat mit mehreren Kerneinheiten nebeneinander der äquivalente Durchmesser der Pfade des Behälters mit einem Kältemitteleinlass zum Verdampfapparat und des Behälters mit einem Kältemittelauslass aus dem Verdampfapparat besonders wichtig.

(3) Dritte Erfindung

Der Verdampfapparat gemäß der dritten Erfindung enthält eine Anordnung von mehreren Kernreihen. Insbesondere weist gemäß dem sechsten Aspekt der Erfindung der mit dem Kohlendioxidgas betriebene Verdampfapparat mehrere entlang der Dicke nebeneinander liegende Kernreihen auf, die jeweils wenigstens eine in Querrichtung angeordnete Kerneinheit aufweisen, die mehrere Wärmeübertragungsrohre, die mit einem Pfad ausgebildet sind, in dem das Kältemittel strömt, einen mit einer Endöffnung der Wärmeübertragungsrohre verbundenen und mit einem Kältemittelzuführpfad ausgebildeten ersten Behälter und einen mit der anderen Endöffnung der Wärmeübertragungsrohre verbundenen und mit einem Kältemittelausgabepfad ausgebildeten zweiten Behälter enthält. Die Breite L1 der Kerneinheit jeder Kernreihe ist gegeben als 50 mm ≤ L1 ≤ 175 mm. Ebenso ist der äquivalente Durchmesser d des Kältemittelzuführpfades des ersten Behälters und des Kältemittelausgabepfades des zweiten Behälters der Kerneinheit jeder Kernreihe gegeben als 4,7 mm ≤ d ≤ 9,6 mm.

Jede Kernreihe kann wenigstens eine Kerneinheit enthalten. Die Anzahl der Kerneinheit, d.h. die Länge der Kernreihe kann, obwohl bevorzugt gleich, auch verschieden sein. Falls zwei Kernreihen angeordnet sind, wie im achten Aspekt der Erfindung, sind die erste Kernreihe und die zweiten Kernreihe in der Luftströmungsrichtung zueinander entgegengesetzt angeordnet. Das Kältemittel kann in der gleichen oder in verschiedenen Richtungen in der ersten Kernreihe und der zweiten Kernreihe strömen. Falls drei Kernreihen enthalten sind, wie im neunten Aspekt der Erfindung, sind die erste, die zweite und die dritte Kernreihe entlang der Luftströmungsrichtung entgegengesetzt zueinander angeordnet. Das Kältemittel kann in allen der ersten, der zweiten und der dritten Kernreihe in der gleichen Richtung strömen, oder teilweise in der gleichen Richtung und teilweise in entgegengesetzten Richtungen.

Gemäß dem zehnten Aspekt der Erfindung kann der äquivalente Durchmesser d des Kältemittelzuführpfades des ersten Behälters und des Kältemittelausgabepfades des zweiten Behälters jeder Kernreihe in den Bereich von 4,9 mm ≤ d ≤ 9,6 mm gesetzt werden. Übrigens ist der untere Grenzwert von 4,9 mm das Ergebnis der Berücksichtigung des Druckverlusts in den Rohren und den Behältern für zwei oder mehr Kernreihen.

Falls zwei Kernreihen enthalten sind und jede Kernreihe zwei Kerneinheiten enthält, können die Wärmeübertragungsrohre der ersten Kerneinheit auf einer Querseite der ersten Kernreihe einen Kältemittelaufwärtspfad oder einen Kältemittelabwärtspfad haben, und die Wärmeübertragungsrohre der zweiten Kerneinheit auf der anderen Querseite der zweiten Kernreihe können einen Kältemittelabwärtspfad oder Kältemittelaufwärtspfad haben. Gemäß dem elften Aspekt der Erfindung können die Wärmeübertragungsrohre der ersten Kerneinheit auf einer Querseite der zweiten Kernreihe einen Kältemittelabwärtspfad oder einen Kältemittelaufwärtspfad haben, und die Wärmeübertragungsrohre der zweiten Kerneinheit auf der anderen Querseite der zweiten Kernreihe können einen Kältemittelaufwärtspfad oder einen Kältemittelabwärtspfad haben. Insbesondere strömt das Kältemittel durch die erste Kerneinheit und die zweite Kerneinheit der ersten Kernreihe, durch die erste Kerneinheit und die zweite Kerneinheit der zweiten Kernreihe, durch die erste Kerneinheit der zweiten Kernreihe und die zweite Kerneinheit der ersten Kernreihe, und durch die zweite Kerneinheit der ersten Kernreihe und die zweite Kerneinheit der zweiten Kernreihe jeweils in entgegengesetzten Richtungen.

In diesem Fall ist am oberen Ende der Wärmeübertragungsrohre der zweite Behälter der ersten Kerneinheit der ersten Kernreihe an einem Ende des ersten Pfades des Rohrelements von vergleichsweise großem Durchmesser mit zwei Pfaden ausgebildet, und am anderen Ende ist der erste Behälter der zweiten Kerneinheit ausgebildet. Auch ist der erste Behälter der ersten Kerneinheit der zweiten Kernreihe an einem Ende des zweiten Pfades ausgebildet, und der andere Behälter der zweiten Kerneinheit am anderen Ende. Am unteren Ende der Kerneinheit ist andererseits der erste Behälter der ersten Kerneinheit der ersten Kernreihe an einem Ende des ersten Pfades des Rohrelements von vergleichsweise großem Durchmesser mit zwei Pfaden ausgebildet, während der zweite Behälter der zweiten Kerneinheit am anderen Ende ausgebildet ist. Auch ist der zweite Behälter der ersten Kerneinheit der zweiten Kernreihe an einem Ende des zweiten Pfades ausgebildet, und der erste Behälter der zweiten Kerneinheit am anderen Ende. Gemäß dem elften Aspekt der Erfindung ist die Breite L2 der ersten und der zweiten Kernreihe als 100 mm ≤ L2 ≤ 350 mm gegeben.

Gemäß dem zwölften Aspekt der Erfindung kann der äquivalente Durchmesser d des Kältemittelzuführpfades und des Kältemittelausgabepfades als 5,6 mm ≤ d ≤ 9,6 mm gegeben sein, und die Breite L2 der ersten und der zweiten Kernreihe ist als 200 mm ≤ L2 ≤ 350 mm gegeben. Der untere Grenzwert von 5,6 mm ist das Ergebnis der Berücksichtigung des Druckverlusts und der Kühlleistung in dem Fall, wenn mehrere Kernreihen enthalten sind und jede Kernreihe mehrere Kerneinheiten enthält.

Falls jede Kernreihe drei Kerneinheiten enthält und drei Kernreihen enthalten sind, können die Wärmeübertragungsrohre einer der ersten, der zweiten und der dritten Kerneinheit der ersten Kernreihe einen Kältemittelaufwärtspfad oder einen Kältemittelabwärtspfad haben, und die Wärmeübertragungsrohre der verbleibenden zwei Kerneinheiten können einen Kältemittelabwärtspfad oder einen Kältemittelaufwärtspfad haben. Zum Beispiel kann das S-förmige Muster gemäß dem oben beschriebenen fünften Aspekt verwendet werden. Die Wärmeübertragungsrohre einer der ersten, der zweiten und der dritten Kerneinheiten der zweiten Kernreihe können einen Kältemittelabwärtspfad oder einen Kältemittelaufwärtspfad haben, und die Wärmeübertragungsrohre der übrigen zwei Kerneinheiten können einen Kältemittelaufwärtspfad oder einen Kältemittelabwärtspfad haben. Zum Beispiel kann das um gekehrte S-förmige Muster gemäß dem oben beschriebenen fünften Aspekt verwendet werden.

Gemäß dem dreizehnten Aspekt der Erfindung kann die Breite L2 der ersten und der zweiten Kernreihe gegeben sein als 150 mm ≤ L2 ≤ 525 mm. Gemäß dem vierzehnten Aspekt der Erfindung kann die Breite L2 der ersten und der zweiten Kernreihe gegeben sein als 50 mm × (Anzahl von Kerneinheiten) ≤ L2 ≤ 175 mm × (Anzahl von Kerneinheiten).

Falls zwei Kernreihen enthalten sind und jede Kernreihe zwei oder mehr Kerneinheiten enthält, können alle Wärmeübertragungsrohre der zwei oder mehr Kerneinheiten der ersten Kernreihe ein Kältemittelaufwärtspfad oder ein Kältemittelabwärtspfad sein, und alle Wärmeübertragungsrohre der zwei oder mehr Kerneinheiten der zweiten Kernreihe können ein Kältemittelabwärtspfad oder ein Kältemittelaufwärtspfad sein.

Falls zwei Kernreihen enthalten sind und jede zwei oder mehr Kerneinheiten hat, wie im fünfzehnten Aspekt der Erfindung, kann der zweite Behälter der ersten Kerneinheit auf einer Axialseite der ersten Kernreihe mit dem ersten Behälter der zweiten Kerneinheit auf der anderen Axialseite der zweiten Kernreihe verbunden sein, und der zweite Behälter der zweiten Kerneinheit auf der anderen Axialseite der ersten Kernreihe kann mit dem ersten Behälter der ersten Kerneinheit auf der einen Axialseite der zweiten Kernreihe in der Form eines X verbunden sein. Alle Wärmeübertragungsrohre der zwei oder mehr Kerneinheiten der ersten Kernreihe können einen Kältemittelaufwärtspfad oder einen Kältemittelabwärtspfad haben, und alle Wärmeübertragungsrohre der zwei oder mehr Kerneinheiten der zweiten Kernreihe können einen Kältemittelabwärtspfad oder einen Kältemittelaufwärtspfad haben.

Ebenso können, falls zwei Kernreihen enthalten sind und jede zwei oder mehr Kerneinheiten enthält, wie im sechzehnten Aspekt der Erfindung, die erste Kerneinheit der ersten Kernreihe mit der ersten Kerneinheit der zweiten Kernreihe verbunden sein und die zweite Kerneinheit der ersten Kernreihe mit der zweiten Kerneinheit der zweiten Kernreihe verbunden sein. Alle Wärmeübertragungsrohre der zwei oder mehr Kerneinheiten der ersten Kernreihe können einen Kältemittelaufwärtspfad oder einen Kältemittelabwärtspfad haben, und alle Wärmeübertragungsrohre der zwei oder mehr Kerneinheiten der zweiten Kernreihe können einen Kältemittelabwärtspfad oder einen Kältemittelaufwärtspfad haben.

Gemäß dem siebzehnten Aspekt der Erfindung können die erste und die zweite Kerneinheit der ersten Kernreihe mit der ersten und der zweiten Kerneinheit der zweiten Kernreihe verbunden sein. Gemäß dem achtzehnten Aspekt der Erfindung kann der äquivalente Durchmesser d des Kältemittelzuführpfades und des Kältemittelausgabepfad gegeben sein als 4,7 mm ≤ d ≤ 8,0 mm.

(4) Vierte Erfindung

Die vierte Erfindung betrifft in einem Verdampfapparat den äquivalenten Durchmesser oder insbesondere den oberen Grenzwert des äquivalenten Durchmessers des Kältemittelzuführpfades und des Kältemittelausgabepfades der Kerneinheit mit einem Abwärtspfad im Fall, wenn mehrere Kernreihen enthalten sind. Insbesondere weist gemäß dem neunzehnten Aspekt der Erfindung ein mit Kohlendioxidgas betriebener Verdampfapparat mehrere nebeneinander angeordnete Kernreihen auf, die entlang der Dicke angeordnet sind und jeweils wenigstens eine in Querrichtung angeordneten Kerneinheit mit mehreren Wärmeübertragungsrohren, die mit einem Pfad ausgebildet sind, in dem das Kältemittel strömt, einem mit einer Endöffnung der Wärmeübertragungsrohre verbundenen und mit einem Kältemittelzuführpfad ausgebildeten ersten Behälter und einem mit der anderen Endöffnung der Wärmeübertragungsrohre verbundenen und mit einem Kältemittelausgabepfad ausgebildeten zweiten Behälter aufweisen.

Die Breite L1 der Kerneinheit jeder Kernreihe ist als 50 mm ≤ L1 ≤ 175 mm gegeben. Ebenso ist der äquivalente Durchmesser d des Kältemittelzuführpfades des ersten Behälters der Kerneinheit mit den mit dem Kältemittelabwärtspfad ausgebildeten Wärmeübertragungsrohren und des Kältemittelausgabepfades des zweiten Behälters als 4,7 mm ≤ d ≤ 10,6 mm gegeben. Der obere Grenzwert von 10,6 mm ist unter Berücksichtigung der Tatsache, dass die Einheit einen Abwärtspfad hat, gesetzt.

Falls zwei Kernreihen enthalten sind, wie im zwanzigsten Aspekt der Erfindung, können die erste und die zweite Kernreihe entlang der Luftströmungsrichtung ent gegengesetzt zueinander angeordnet sein. Gemäß dem einundzwanzigsten Aspekt der Erfindung ist der äquivalente Durchmesser d des Kältemittelzuführpfades des ersten Behälters der Kerneinheit jeder Kernreihe und des Kältemittelausgabepfades des zweiten Behälters als 4,9 mm ≤ d ≤ 9,6 mm gegeben.

Falls zwei Kernreihen enthalten sind und jede Kernreihe zwei oder mehr Kerneinheiten hat, wie im zweiundzwanzigsten Aspekt der Erfindung, können die Wärmeübertragungsrohre der ersten Kerneinheit auf einer Querseite der ersten Kernreihe einen Kältemittelaufwärtspfad oder einen Kältemittelabwärtspfad haben, und die Wärmeübertragungsrohre der zweiten Kerneinheit auf der anderen Querseite können einen Kältemittelabwärtspfad oder einen Kältemittelaufwärtspfad haben. Das Kältemittel bewegt sich in der ersten und der zweiten Kerneinheit in entgegengesetzten vertikalen Richtungen. Die Wärmeübertragungsrohre der ersten Kerneinheit auf einer Querseite der zweiten Kernreihe können einen Kältemittelaufwärtspfad oder einen Kältemittelabwärtspfad haben, und die Wärmeübertragungsrohre der zweiten Kerneinheit auf der anderen Querseite können einen Kältemittelabwärtspfad oder einen Kältemittelaufwärtspfad haben. Die Breite L2 der ersten und der zweiten Kernreihe ist als 100 mm ≤ L2 ≤ 350 mm gegeben.

Falls zwei Kernreihen enthalten sind und jede Kernreihe drei Kerneinheiten hat, wie im dreiundzwanzigsten Aspekt der Erfindung, können die Wärmeübertragungsrohre einer der ersten, der zweiten und der dritten Kerneinheit der stromaufwärtigen ersten Kernreihe einen Kältemittelaufwärtspfad oder einen Kältemittelabwärtspfad haben, und die Wärmeübertragungsrohre der verbleibenden zwei Kerneinheiten können einen Kältemittelabwärtspfad oder einen Kältemittelaufwärtspfad haben. Die Wärmeübertragungsrohre einer der ersten, der zweiten und der dritten Kerneinheit der stromabwärtigen zweiten Kernreihe können einen Kältemittelabwärtspfad oder einen Kältemittelaufwärtspfad haben, und die Wärmeübertragungsrohre der verbleibenden zwei Kerneinheiten können einen Kältemittelaufwärtspfad oder einen Kältemittelabwärtspfad haben. Die Breite L2 der ersten und der zweiten Kernreihe ist als 150 mm ≤ L2 ≤ 425 mm gegeben.

Falls jede Kernreihe (zum Beispiel jede der ersten und der zweiten Kernreihe) zwei oder mehr Kerneinheiten enthält, wie im vierundzwanzigsten Aspekt der Erfindung, können alle Wärmeübertragungsrohre der zwei oder mehr Kerneinheiten der ersten Kernreihe einen Kältemittelaufwärtspfad oder einen Kältemittelabwärtspfad haben, und die Wärmeübertragungsrohre von zwei oder mehr Kerneinheiten der zweiten Kernreihe können einen Kältemittelabwärtspfad oder einen Kältemittelaufwärtspfad haben. Die Breite L2 der ersten und der zweiten Kernreihe kann als 50 mm × (Anzahl von Kerneinheiten) ≤ L2 ≤ 175 mm × (Anzahl von Kerneinheiten) gegeben sein.

Gemäß dem fünfundzwanzigsten Aspekt der Erfindung kann der äquivalente Durchmesser d des Kältemittelzuführpfades und des Kältemittelausgabepfades als 4,7 mm ≤ d ≤ 8,0 mm gegeben sein. Der obere Grenzwert von 8,0 mm ist das Ergebnis der Berücksichtigung eines Falls, bei dem die tolerierbare Veränderung der Temperaturverteilung klein ist (5°C). Gemäß dem sechsundzwanzigsten Aspekt der Erfindung kann der äquivalente Durchmesser d des Kältemittelzuführpfades und des Kältemittelausgabepfades als 5,6 mm ≤ d ≤ 9,6 mm gegeben sein, und die Breite L2 der ersten und der zweiten Kernreihe kann als 200 mm ≤ L2 ≤ 350 mm gegeben sein.

Wie oben beschrieben, hat in einem Verdampfapparat mit mehreren Kernreihen nebeneinander der äquivalente Durchmesser der Pfade des Behälters mit einem Kältemitteleinlass zum Verdampfapparat und des Behälters mit einem Kältemittelauslass vom Verdampfapparat eine besonders wichtige Bedeutung.

(5) Fünfte Erfindung

In dem Verdampfapparat gemäß der fünften Erfindung sind die erste und die zweite Kerneinheit der ersten Kernreihe und die erste und die zweite Kerneinheit der zweiten Kernreihe an einem Ende entlang der Höhe (zum Beispiel am oberen Ende) der Kerneinheiten miteinander in X-Form verbunden. Insbesondere weist gemäß dem siebenundzwanzigsten Aspekt der Erfindung der mit Kohlendioxidgas betriebene Verdampfapparat wenigstens zwei entlang der Dicke nebeneinander liegende Kernreihen auf, die jeweils wenigstens zwei in Querrichtung angeordnete Kerneinheiten enthalten, die jeweils mehrere Wärmeübertragungsrohre, die mit einem Pfad ausgebildet sind, in dem das Kältemittel strömt, einen mit einer Endöffnung der Wärmeübertragungsrohre verbundenen und mit einem Kältemittelzuführpfad zum Zuführen des Kältemittels zu dem Wärmeübertragungsrohren ausgebildeten ersten Behälter und einen mit der anderen Endöffnung der Wärmeübertragungsrohre verbundenen und mit einem Kältemittelausgabepfad zum Ausgeben des Kältemittels von den Wärmeübertragungsrohren ausgebildeten zweiten Behälter aufweisen.

Das von dem Kältemittelausgabepfad des zweiten Behälters der ersten Kerneinheit der ersten Kernreihe ausgegebene Kältemittel wird dem Kältemittelzuführpfad des ersten Behälters der zweiten Kerneinheit der zweiten Kernreihe entgegengesetzt zur zweiten Kerneinheit der ersten Kernreihe zugeführt. Das von dem Kältemittelausgabepfad des zweiten Behälters der zweiten Kerneinheit der ersten Kernreihe ausgegebene Kältemittel wird dem Kältemittelzuführpfad des ersten Behälters der ersten Kerneinheit der zweiten Kernreihe entgegengesetzt zur ersten Kerneinheit der ersten Kernreihe zugeführt.

Die Breite L1 jeder Kerneinheit jeder Kernreihe ist als 50 mm ≤ L1 ≤ 175 mm gegeben. Auch ist der äquivalente Durchmesser d des Kältemittelzuführpfades des ersten Behälters und des Kältemittelausgabepfades des zweiten Behälters jeder Kerneinheit jeder Reihe als 4,7 mm ≤ d ≤ 9,6 mm gegeben. Das Kältemittel strömt durch die erste und die zweite Kerneinheit der ersten Kernreihe in der gleichen Richtung und durch die erste und die zweite Kerneinheit der zweiten Kernreihe in der gleichen Richtung (der Richtung entgegen der Strömung in der ersten Kernreihe).

Gemäß dem achtundzwanzigsten Aspekt der Erfindung kann der äquivalente Durchmesser d des Kältemittelzuführpfades und des Kältemittelausgabepfades als 4,7 mm ≤ d ≤ 8,0 mm gegeben sein. Gemäß dem neunundzwanzigsten Aspekt der Erfindung kann der äquivalenten Durchmesser d des Kältemittelzuführpfades des ersten Behälters und des Kältemittelausgabepfades des zweiten Behälters als 5.6 mm ≤ d ≤ 9,6 mm gegeben sein. Die Breite L2 der ersten und der zweiten Kernreihe ist als 200 mm ≤ L2 ≤ 350 mm gegeben.

(6) Sechste Erfindung

Der Verdampfapparat gemäß der sechsten Erfindung hat im Vergleich zur ersten Erfindung eine größere Breite der Kerneinheit. Insbesondere weist der mit Kohlendioxidgas betriebene Verdampfapparat gemäß dem dreißigsten Aspekt der Erfindung wenigstens eine entlang der Dicke angeordnete Kernreihe auf, die jeweils wenigstens eine in Querrichtung angeordnete Kerneinheit enthält, die mehrere Wärmeübertragungsrohre, die mit einem Pfad ausgebildet sind, in dem das Kältemittel strömt, einen mit einer Endöffnung der Wärmeübertragungsrohre verbundenen und mit einem Kältemittelzuführpfad zum Zuführen des Kältemittels zu den Wärmeübertragungsrohren ausgebildeten ersten Behälter und einen mit der anderen Endöffnung der Wärmeübertragungsrohre verbundenen und mit einem Kältemittelausgabepfad zum Ausgeben des Kältemittels von den Wärmeübertragungsrohren ausgebildeten zweiten Behälter aufweist.

Alle Wärmeübertragungsrohre jeder Kernreihe haben einen Kältemittelaufwärtspfad oder einen Kältemittelabwärtspfad, und die Breite L2 jeder Kernreihe ist als 100 mm ≤ L2 ≤ 350 mm gegeben. Auch ist der äquivalente Durchmesser d des Kältemittelzuführpfades des ersten Behälters und des Kältemittelausgabepfades des zweiten Behälters gegeben als 4,9 mm ≤ d ≤ 10,6 mm.

Falls zwei Kernreihen enthalten sind und jede wenigstens eine Kerneinheit enthält, wie im einunddreißigsten Aspekt der Erfindung, kann der Verdampfapparat eine stromaufwärtige erste Kernreihe mit einer Kerneinheit mit den Wärmeübertragungsrohren mit einem Aufwärtspfad und eine stromabwärtige zweite Kernreihe mit einer Kerneinheit entgegengesetzt zur Kerneinheit der ersten Kernreihe entlang der Dicke mit den Wärmeübertragungsrohren mit einem Kältemittelabwärtspfad aufweisen. Gemäß dem zweiunddreißigsten Aspekt der Erfindung kann eine Verteilungsregelplatte zum Einstellen der Kältemittelverteilung in dem Kältemittelzuführpfad des ersten Behälters angeordnet sein. Die Kerneinheit, in der das Kältemittel strömt, hat eine große Breite, und deshalb sind der erste und der zweite Behälter entsprechend lang.

(7) Zugehörige Dinge

Gemäß den ersten bis sechsten Erfindungen kann, wie im dreiunddreißigsten Aspekt, der äquivalente Durchmesser Dp jedes Wärmeübertragungsrohrs der Kerneinheit jeder Kernreihe als 0,5 mm ≤ Dp ≤ 1,0 mm gegeben sein. Gemäß dem vierunddreißigsten Aspekt der Erfindung kann die Höhe H jeder Kernreihe als 100 mm ≤ H ≤ 235 mm gesetzt sein. Gemäß dem fünfunddreißigsten Aspekt können der Kältemittelzuführpfad und der Kältemittelausgabepfad jeweils aus mehreren Pfaden konstruiert sein. Gemäß dem sechsunddreißigsten Aspekt können die Wärmeüber tragungsrohre der Kerneinheit der ersten Kernreihe integral mit den Wärmeübertragungsrohren der Kerneinheit der zweiten Kernreihe ausgebildet sein. Gemäß dem siebenunddreißigsten Aspekt ist eine Rippe zwischen benachbarten Wärmeübertragungsrohren der Kerneinheit gesetzt, und eine entlang der Höhe verlaufende Nut kann auf der Oberfläche der Wärmeübertragungsrohre in Kontakt mit der Rippe ausgebildet sein.

Als nächstes werden die Wirkungen der Erfindung erläutert.

(1) Mit dem Verdampfapparat gemäß der ersten Erfindung erhält man eine zufrieden stellende Kältemittelverteilungscharakteristik, d.h. eine zufrieden stellende Temperaturverteilungscharakteristik in jeder Querfläche der Kerneinheit unabhängig von der Größe der Kältemitteltrockenheit, falls eine Kernreihe enthalten ist und die Kernreihe eine Kerneinheit besitzt.
(2) Mit dem Verdampfapparat gemäß der zweiten Erfindung erzielt man eine zufrieden stellende Kältemittelverteilungscharakteristik, d.h. eine zufrieden stellende Temperaturverteilungscharakteristik in jeder Fläche jeder Kerneinheit unabhängig von der Größe der Kältemitteltrockenheit, falls eine Kernreihe eine Vielzahl von Kerneinheiten enthält. In dem Verdampfapparat gemäß dem dritten Aspekt erzielt man eine zufrieden stellende Temperaturverteilung in jeder Kerneinheit, falls zwei Kerneinheiten enthalten sind und das Kältemittel durch die zwei Kerneinheiten in entgegengesetzten Richtungen strömt. In dem Verdampfapparat gemäß dem vierten Aspekt erzielt man eine zufrieden stellende Temperaturverteilung für jede Kerneinheit, falls zwei Kerneinheiten enthalten sind und das Kältemittel durch die zwei Kerneinheiten in der gleichen Richtung strömt. In dem Verdampfapparat gemäß dem fünften Aspekt erzielt man eine zufrieden stellende Temperaturverteilung für jede Kerneinheit, falls drei Kerneinheiten enthalten sind und das Kältemittel entlang eines Pfades in der Form eines S oder eines umgekehrten S strömt. In dem Verdampfapparat gemäß dem sechsten Aspekt erzielt man eine zufrieden stellende Temperaturverteilung für jede Kerneinheit, falls vier Kerneinheiten enthalten sind und das Kältemittel entlang eines Pfades in der Form eines W oder eines umgekehrten W strömt.
(3) Mit dem Verdampfapparat gemäß der dritten Erfindung erzielt man eine zufrieden stellende Kältemittelverteilungscharakteristik, d.h. eine zufrieden stellende Temperaturverteilungscharakteristik für jede Fläche jeder Kerneinheit jeder Kernreihe unabhängig von der Größe jedes Kältemitteltrockenheitsgrades, falls zwei oder mehr Kernreihen enthalten sind. In dem Verdampfapparat gemäß dem achten Aspekt erzielt man eine zufrieden stellende Kältemittelverteilungscharakteristik, d.h. eine zufrieden stellende Temperaturverteilungscharakteristik für jede Kerneinheit jeder Kernreihe, falls zwei oder mehr Kernreihen enthalten sind. In dem Verdampfapparat gemäß dem neunten Aspekt erzielt man eine zufrieden stellende Kältemittelverteilungscharakteristik, d.h. eine zufrieden stellende Temperaturverteilungscharakteristik für jede Kerneinheit jeder Kernreihe, falls drei oder mehr Kernreihen enthalten sind.

In dem Verdampfapparat gemäß dem zehnten Aspekt ist der untere Grenzwert des äquivalenten Durchmessers erhöht, und deshalb erzielt man eine zufrieden stellende Kältemittelverteilungscharakteristik, während der Druckverlust im Behälter unterdrückt wird. Im Verdampfapparat gemäß dem elften Aspekt erzielt man eine zufrieden stellende Kältemittelverteilungscharakteristik, d.h. eine zufrieden stellende Temperaturverteilungscharakteristik, falls zwei Kernreihen jeweils zwei Kerneinheiten enthalten und das Kältemittel durch die zwei Kerneinheiten in entgegengesetzten Richtungen strömt. In dem Verdampfapparat gemäß dem zwölften Aspekt ist der untere Grenzwert des äquivalenten Durchmessers erhöht, und deshalb erzielt man eine zufrieden stellende Kältemittelverteilungscharakteristik, während der Druckverlust des Behälters unterdrückt wird. Im Verdampfapparat gemäß dem dreizehnten Aspekt erzielt man eine zufrieden stellende Kältemittelverteilungscharakteristik, d.h. eine zufrieden stellende Temperaturverteilungscharakteristik, falls zwei Kernreihen gemäß dem fünften Aspekt enthalten sind und das Kältemittel entlang eines Pfades in der Form eines S in jeder Kernreihe strömt.

In dem Verdampfapparat gemäß den vierzehnten bis sechzehnten Aspekten erzielt man eine zufrieden stellende Kältemittelverteilungscharakteristik, d.h. eine zufrieden stellende Temperaturverteilungscharakteristik in den Kerneinheiten, falls das Kältemittel durch die zwei Kerneinheiten jeder Reihe in entgegengesetzten Richtungen strömt und die entlang der Dicke des ersten oder des zweiten Behälters entgegen gesetzten Kerneinheiten miteinander verbunden sind. In dem Verdampfapparat gemäß dem vierzehnten und fünfzehnten Aspekt erzielt man eine zufrieden stellende Kältemittelverteilungscharakteristik, d.h. eine zufrieden stellende Temperaturverteilungscharakteristik, falls das Kältemittel durch die zwei Kerneinheiten jeder Reihe in der gleichen Richtung strömt und die Kerneinheiten miteinander in der Form eines X mit dem ersten oder dem zweiten Behälter verbunden sind. In dem Verdampfapparat gemäß dem achtzehnten Aspekt ist der obere Grenzwert des äquivalenten Durchmessers auf 8,0 mm gesetzt und die Schwankung der Temperaturverteilung wird weiter reduziert.

(4) Mit dem Verdampfapparat gemäß der vierten Erfindung ist der obere Grenzwert des äquivalenten Durchmessers des Kältemittelzuführpfades des ersten Behälters, der mit den mit einem Kältemittelabwärtspfad ausgebildeten Wärmeübertragungsrohren verbunden ist, und des Kältemittelausgabepfades des zweiten Behälters, falls mehrere Kernreihen enthalten sind und jede Kernreihe wenigstens eine Kerneinheit enthält. Als Ergebnis erzielt man eine zufrieden stellende Kältemittelverteilungscharakteristik, d.h. eine zufrieden stellende Temperaturverteilungscharakteristik für die Kerneinheit jeder Kernreihe unabhängig vom Trockenheitsgrad des Kältemittels. In dem Verdampfapparat gemäß dem zwanzigsten Aspekt erzielt man eine zufrieden stellende Kältemittelverteilungscharakteristik, d.h, eine zufrieden stellende Temperaturverteilungscharakteristik für die Kerneinheiten jeder Kernreihe, falls zwei oder mehr Kernreihen enthalten sind.

In dem Verdampfapparat gemäß dem einundzwanzigsten Aspekt ist der untere Grenzwert des äquivalenten Durchmessers erhöht, und deshalb erzielt man eine zufrieden stellende Kältemittelverteilungscharakteristik, während der Druckverlust in den Behältern unterdrückt wird. In dem Verdampfapparat gemäß dem dreiundzwanzigsten Aspekt erzielt man eine zufrieden stellende Kältemittelverteilungscharakteristik, d.h. eine zufrieden stellende Temperaturverteilungscharakteristik für jede Kerneinheit, falls zwei Kernreihen im fünften Aspekt enthalten sind und das Kältemittel in jeder Kernreihe entlang eines Pfades in der Form eines S strömt. In dem Verdampfapparat gemäß dem vierundzwanzigstens Aspekt erzielt man eine zufrieden stellende Kältemittelverteilungscharakteristik, d.h. eine zufrieden stellende Temperaturverteilungscharakteristik, falls das Kältemittel in den zwei Kerneinheiten jeder Kernreihe in der gleichen Richtung strömt und die Kerneinheiten in der Form eines X im ersten oder zweiten Behälter verbunden sind. In dem Verdampfapparat gemäß dem fünfundzwanzigsten Aspekt ist der obere Grenzwert des äquivalenten Durchmessers auf 8,0 mm gesetzt und deshalb kann die Schwankung der Temperaturverteilung weiter reduziert werden. Im Verdampfapparat gemäß dem sechsundzwanzigsten Aspekt ist der untere Grenzwert des äquivalenten Durchmessers erhöht, und deshalb erzielt man eine zufrieden stellende Kältemittelverteilungscharakteristik, während der Druckverlust in den Behältern unterdrückt wird.

(5) Bei dem Verdampfapparat gemäß der fünften Erfindung ist die Kerneinheit auf einer Querseite der ersten Kernreihe mit der Kerneinheit auf der anderen Querseite der zweiten Kernreihe verbunden, und die Kerneinheit auf der anderen Querseite der ersten Kernreihe ist mit der Kerneinheit auf der einen Querseite der zweiten Kernreihe verbunden. Deshalb ist die Kühlkapazität zwischen der einen axialen Seite und der anderen axialen Seite jeder Kernreihe im Gleichgewicht. In dem Verdampfapparat gemäß dem achtundzwanzigsten Aspekt ist der obere Grenzwert des äquivalenten Durchmessers auf 8,0 mm gesetzt, und deshalb kann die Schwankung in der Temperaturverteilung weiter reduziert werden. In dem Verdampfapparat gemäß dem neunundzwanzigsten Aspekt ist der untere Grenzwert des äquivalenten Durchmessers erhöht, und deshalb erzielt man eine zufrieden stellende Kältemittelverteilungscharakteristik, während der Druckverlust in den Behältern unterdrückt wird.
(6) Bei dem Verdampfapparat gemäß der sechsten Erfindung kann die Schwankung in der Temperaturverteilung selbst in dem Fall reduziert werden, wenn die Quergröße der Kerneinheit der Kernreihe groß ist und die spezielle Kerneinheit einen Kältemittelaufwärtspfad oder einen Kältemittelabwärtspfad hat. In dem Verdampfapparat gemäß dem einunddreißigsten Aspekt kann die Schwankung in der Temperaturverteilung für jede Kerneinheit reduziert werden, falls die stromaufwärtige Kernreihe einen Kältemittelaufwärtspfad hat und die stromabwärtige Kernreihe einen Kältemittelabwärtspfad hat.

In dem Verdampfapparat gemäß dem zweiunddreißigsten Aspekt kann die Gas/Flüssigkeit-Trennung des Kältemittels in dem Zuführpfad des mit der Kerneinheit mit einem Kältemittelabwärtspfad verbunden ersten Behälters verhindert werden. In dem Verdampfapparat gemäß dem dreiunddreißigsten Aspekt kann der Druckverlust in den Wärmeübertragungsrohren verhindert und unterdrückt werden. In dem Verdampfapparat gemäß dem vierunddreißigsten Aspekt kann eine zufrieden stellend und notwendig hohe Temperatur gesichert werden, während die Schwankung in der Temperaturverteilung der Kerneinheit unterdrückt wird.

Übrigens bezeichnen die Bezugsziffern in Klammern, die jede oben beschriebene Einrichtung angeben, eine Entsprechung mit den speziellen Einrichtungen, die in den später erläuterten Ausführungsbeispielen beschrieben sind.

Die vorliegende Erfindung kann aus den beiliegenden Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung besser verstanden werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Perspektivansicht des ersten besten Ausführungsmodus der Erfindung.
2 ist eine schematische Darstellung des ersten besten Modus.
3 ist eine Schnittansicht eines oberen Behälters gemäß dem ersten besten Modus.
4 ist eine Darstellung zur Erläuterung der Funktionsweise des ersten besten Modus.
5A ist eine Darstellung zur Erläuterung eines Testverdampfapparats, der benutzt wird, um den äquivalenten Durchmesser des ersten Behälters zu bestimmen, und 5B bis 5D sind Darstellungen zum Erläutern der Art und Weise, in welcher das Kältemittel mit dem veränderten äquivalenten Durchmesser strömt.
6A ist eine Darstellung zur Erläuterung eines weiteren Testverdampfapparats, und 6B bis 6D sind Darstellungen zum Erläutern der Art und Weise, in welcher das Kältemittel für unterschiedliche äquivalente Durchmesser der Behälter strömt.
7 ist eine Grafik der Beziehung zwischen der Veränderung der Temperaturverteilung und dem äquivalenten Durchmesser.
8A ist ein Mollier-Diagramm des Idealzustandes, 8B ist ein Mollier-Diagramm mit einem kleinen Druckverlust im Verdampfapparat, und 8C ist ein Mollier-Diagramm mit einem großen Druckverlust im Verdampfapparat.
9A ist eine Grafik der Kühlleistung der Kernreihe mit einer Kerneinheit, und 9B ist eine Grafik des Druckverlusts des Kältemittels.
10A ist eine Grafik der Kühlleistung der Kernreihe mit zwei Kerneinheiten, und 10B ist eine Grafik des Druckverlusts des Kältemittels.
11A ist eine Grafik der Kühlleistung der Kernreihe mit drei Kerneinheiten, und 11B ist eine Grafik des Druckverlusts des Kältemittels.
12 ist eine Perspektivansicht einer Modifikation des ersten besten Ausführungsmodus der Erfindung.
13 ist eine Perspektivansicht des zweiten besten Ausführungsmodus der Erfindung.
14 ist eine Darstellung zur Erläuterung der Art und Weise, in welcher das Kältemittel für unterschiedliche äquivalente Durchmesser des Behälters in dem Testverdampfapparat strömt.
15 ist eine Grafik der Beziehung zwischen der Schwankung in der Temperaturverteilung und dem äquivalenten Durchmesser.
16A ist eine Grafik der Kühlleistung der Kernreihe mit einer Kerneinheit, und 16B ist eine Grafik des Druckverlusts des Kältemittels.
17A ist eine Grafik der Kühlleistung der Kernreihe mit zwei Kerneinheiten, und 17B eine Grafik des Druckverlusts des Kältemittels.
18A ist eine Grafik der Kühlleistung der Kernreihe mit drei Kerneinheiten, und 18B eine Grafik des Druckverlusts des Kältemittels.
19 ist eine Perspektivansicht einer Modifikation des ersten besten Ausführungsmodus der Erfindung.
20 ist eine Perspektivansicht einer weiteren Modifikation des ersten besten Ausführungsmodus der Erfindung.
21 ist eine Perspektivansicht des dritten besten Ausführungsmodus der Erfindung.
22A bis 22C sind Darstellungen zum Erläutern von Modifikationen einer Verbindung zwischen den Kernrohren und dem ersten Behälter.
23A ist eine Schnittansicht einer Modifikation der Kernrohre, 23B eine Perspektivansicht derselben, und 23C eine Draufsicht einer Nut zwischen den Rohren und der Rippe.
24A bis 24C sind Schnittansichten einer Modifikation der Rohre.
25 ist eine Perspektivansicht einer weiteren Modifikation der Rohre.
26 ist eine Perspektivansicht einer noch weiteren Modifikation der Rohre.
BESTER AUSFÜHRUNGSMODUS DER ERFINDUNG
Der beste Ausführungsmodus der Erfindung wird nun Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert.
[Erster bester Modus]
(Aufbau)
Der in 1 und 2 dargestellte Verdampfapparat gemäß dem ersten besten Modus hat zwei Kernreihen mit jeweils zwei Kerneinheiten. Die Luft strömt in der Richtung eines Pfeils A. Eine erste Kernreihe 10 ist im Luftstrom stromab angeordnet, und eine zweite Kernreihe 30 im Luftstrom stromauf. Sowohl die erste als auch die zweite Kernreihe haben eine grundsätzlich symmetrische Konstruktion in der Richtung T entlang der Dicke des Verdampfapparats. Die stromabwärtige Kernreihe 10 enthält eine linke Kerneinheit (erste Kerneinheit) 11 und eine rechte Kerneinheit (zweite Kerneinheit) 16, die beide eine grundsätzlich symmetrische Konstruktion entlang der Breite W des Verdampfapparats haben.
Die linke Kerneinheit 11 der stromabwärtigen Kernreihe 10 mit einer allgemein dünnen Quaderform enthält eine linke Rohrgruppe 12 mit einer Vielzahl von Rohren, einen oberen linken Behälterabschnitt 14, der mit dem oberen Ende der linken Rohrgruppe 12 verbunden ist, und einen unteren linken Behälterabschnitt 15, der mit dem unteren Ende der linken-Rohrgruppe 12 verbunden ist. Die rechte Kerneinheit 16 enthält eine rechte Rohrgruppe 17 mit einer Vielzahl von Rohren, einen oberen rechten Behälterabschnitt 18, der mit dem oberen Ende der rechten Rohrgruppe 17 verbunden ist, und einen unteren rechten Behälterabschnitt 19, der mit dem unteren Ende der rechten Rohrgruppe 17 verbunden ist. Der Behälterabschnitt 15 und der Behälterabschnitt 19 bilden die linke bzw. die rechte Hälfte des stromabwärtigen Abschnitts des unteren Behälters 40.
Die Rohre 12 der linken Kerneinheit 11 und die Rohre 17 der rechten Kerneinheit 16 sind jeweils flach und verlaufen vertikal lang mit einem oberen und einem unteren Ende. Eine Rippe 13 ist zwischen die benachbarten Rohre 12, 17 gesetzt. Der Behälterabschnitt 14 der linken Kerneinheit 11 und der Behälterabschnitt 18 der rechten Kerneinheit 16 bilden die linke bzw. die rechte Hälfte des stromabwärtigen Abschnitts des oberen Behälters 20 im Luftstrom. Die Breite L1 der linken Kerneinheit 11 und der rechten Kerneinheit 16 beträgt 150 mm, und ihre Höhe beträgt 200 mm, mit dem Ergebnis, dass die Breite L2 der stromabwärtigen Kernreihe 10 300 mm und ihre Höhe 200 mm beträgt.
Die stromaufwärtige Kernreihe 30 enthält eine linke Kernreihe 31 auf der linken Querseite und eine rechte Kerneinheit 36 auf der rechten Querseite. Die linke Kerneinheit 31 enthält eine linke Rohrgruppe 32, einen oberen linken Behälter 33, der mit dem oberen Ende der linken Rohrgruppe 32 verbunden ist, und einen unteren rechten Behälter 34, der mit dem unteren Ende der linken Rohrgruppe 32 verbunden ist. Die rechte Kerneinheit 36 enthält eine rechte Rohrgruppe 37, einen oberen rechten Behälter 38, der mit dem oberen Ende der rechten Rohrgruppe 37 verbunden ist, und einen unteren rechten Behälter 39, der mit dem unteren Ende der rechten Rohrgruppe 37 verbunden ist. Die linke Kerneinheit 31 und die rechte Kerneinheit 36 haben die Breite L1 von 150 mm und die Höhe von 200 mm, mit dem Ergebnis, dass die stromaufwärtige Kernreihe 30 die Breite L2 von 300 mm und die Höhe von 200 mm hat.
Als nächstes wird Bezug nehmend auf 3 der obere Behälter 20 im Detail erläutert. Wie in 3 dargestellt, enthält der obere Behälter 20 eine flache Bodenplatte 21 und eine Deckplatte 22 mit zwei halbkreisförmigen Vorsprüngen 23, 27, die miteinander an ihren Seitenkanten verbunden sind. Der sich linear erstreckende eine Vorsprung 23 (rechte Seite in 3) mit einem halbkreisförmigen Querschnitt bildet den oberen linken Behälterabschnitt 14 der linken Kerneinheit 11 und den oberen rechten Behälterabschnitt 18 der rechten Kerneinheit 16 der stromabwärtigen Kernreihe 10. Wie in 4 dargestellt, ist eine Trennvorrichtung 24 zwischen den Behälterabschnitten 14, 18 montiert und definiert einen Zuführpfad 25 und einen Ausgabepfad 26. Der sich linear erstreckende andere Vorsprung 27 (linke Seite in 3) mit einem halbkreisförmigen Querschnitt ist durch eine zwischen einem oberen linken Behälterabschnitt 33 der linken Kerneinheit 31 der stromaufwärtigen Kernreihe 30 und einem oberen rechten Behälterabschnitt 38 der rechten Kerneinheit 36 montierte Trennvorrichtung 24 in einen Ausgabenpfad 28 und einen Zuführpfad 29 definiert.
Das obere Ende der Rohrgruppe 12 der linken Kerneinheit 11 der stromabwärtigen Kernreihe 10 ist mit dem durch den Vorsprung 23 definierten Zuführpfad 25 verbunden, und das obere Ende der Rohrgruppe 17 der rechten Kerneinheit 16 ist mit dem durch den Vorsprung 23 definierten Ausgabepfad 26 verbunden. In ähnlicher Weise ist das obere Ende der Rohrgruppe 32 der linken Kerneinheit 31 der stromaufwärtigen Kernreihe 30 mit dem Ausgabepfad 28 verbunden, und das obere Ende der Rohrgruppe 37 der rechten Kerneinheit 36 ist mit dem Zuführpfad 29 verbunden. Der Querschnitt der Zuführpfade 25, 29 und der Ausgabepfade 26, 28 beträgt etwa 28,3 mm², mit dem Ergebnis, dass der äquivalente Durchmesser für alle von ihnen 6 mm beträgt. Die Berechnung des äquivalenten Durchmessers enthält nicht die oberen Enden der Rohrgruppen 12, 32, die zu den Zuführpfaden 25, 29 und den Ausgabepfaden 26, 28 ragen.
Der mit dem unteren Ende der stromabwärtigen Kernreihe 10 und der stromaufwärtigen Kernreihe 30 verbundene untere Behälter 40 ist im Wesentlichen symmetrisch bezüglich des oberen Behälters 20 entlang der Höhe H des Verdampfapparats konstruiert. Nichtsdestotrotz ist die Trennvorrichtung nicht an seinem Zwischenabschnitt in Längsrichtung angeordnet. Seitenplatten 42 sind an den zwei Querseiten der Kernreihen 10, 30 montiert, und ein Verbindungsstück 43 ist an der Unterseite an einem Ende des oberen Behälters 20 montiert.
(Bestimmung des äquivalenten Durchmessers des ersten Behälters)
Der Vorgang des Bestimmens des äquivalenten Durchmessers der Zuführpfade 25, 29 und der Ausgabepfade 26, 28 des oberen Behälters 20 und der Zuführpfade und der Ausgabepfade des unteren Behälters 40 wird nun erläutert. Bei der Bestimmung werden die Schwankung in der Temperaturverteilung, die Kühlleistung des Verdampfapparats und der Druckverlust des Verdampfapparats in der stromaufwärtigen Kernreihe 10 und der stromabwärtigen Kernreihe 30 berücksichtigt.
a. Schwankung in der Temperaturverteilung
Bezüglich der Schwankung in der Temperaturverteilung wird, wie in 5A dargestellt, ein Testverdampfapparat (nur eine Reihe) 45 mit einer Vielzahl von Rohren (Rohrgruppe) 46, einem unteren Behälter 47 am unteren Ende davon und einem oberen Behälter 48 am oberen Ende davon vorbereitet. Dies entspricht der rechten Kerneinheit 16 mit der Breite von 150 mm und der Höhe von 200 mm. Die Rohrgruppe 46 bildet einen Aufwärtspfad, und der untere Behälter 47 und der obere Behälter 48 sind jeweils aus einem einzelnen zylindrischen Rohrelement gebildet. Der untere Behälter 47 bildet einen Zuführpfad, und der obere Behälter 48 einen Ausgabepfad. Wie in 5B bis 5D dargestellt, ändert sich der äquivalente Durchmesser d des unteren Behälters 47 und des oberen Behälters 48 von 3 mm auf 5 mm auf 8 mm, wobei sich der Trockenheitsgrad X des Kältemittels von 0,4 auf 0,6, von 0,6 auf 0,8 und von 0,8 auf 1,0 verändert.
Das von dem unteren Behälter 47 einströmende Kältemittel steigt in der Rohrgruppe 46 und strömt dann aus dem oberen Behälter 48. Das Kältemittel ist in solche Zustände gesetzt, dass der Druck am Auslass des Expansionsventils, d.h. am Einlass des Verdampfapparats 45 9,5 MPa beträgt und 3,75 MPa am Auslass, und die Strömungsrate beträgt 50 kg/h. Die Luft (Wind) hat dagegen eine Temperatur von 27°C und eine relative Luftfeuchtigkeit von 50%.
Die Art und Weise, in welcher das Kältemittel in der Rohrgruppe 46 strömt, wurde durch einen Thermographen beobachtet. In den schraffierten Bereichen wird das Kältemittel ausgetrocknet und die Oberflächentemperatur beträgt 2 bis 3°C, während in den Bereichen ohne Schraffur das Kältemittel nicht ausgetrocknet wird und die Oberflächentemperatur etwa 15°C beträgt. Wie hieraus ersichtlich, ist in dem Fall, wenn der äquivalente Durchmesser des unteren Behälters 47 und des oberen Behälters 48 3 mm beträgt und der Trockenheitsgrad 0,4 bis 0,6 beträgt, zum Beispiel die Temperatur der unteren Hälfte des Abschnitts nahe dem Einlass niedrig, die Temperatur des untersten Drittels des Zwischenabschnitts ist niedrig und die Temperatur des gesamten Abschnitts entfernt vom Einlass, d.h. des Abschnitts nahe dem Auslass ist niedrig.
Falls der Trockenheitsgrad 0,6 bis 0,8 beträgt, wird die Tendenz für den Trockenheitsgrad von 0,4 bis 0,6 etwas größer, und die Temperatur im Niedertemperaturbereich im Abschnitt entfernt von dem Einlass bleibt die gleiche wie für den Trockenheitsgrad von 0,4 bis 0,6, während die Temperatur des Niedertemperaturbereichs im Abschnitt nahe dem Zwischenabschnitt und dem Einlass niedriger als jene für den Trockenheitsgrad von 0,4 bis 0,6 ist. Diese Tendenz wird für den Trockenheitsgrad von 0,8 bis 1,0 weiter größer, sodass die Temperatur des Niedertemperaturbereichs im Abschnitt entfernt von Einlass, im Zwischenabschnitt und im Abschnitt nahe dem Einlass mehr als für den Trockenheitsgrad von 0,6 bis 0,8 reduziert ist.
Falls der äquivalente Durchmesser 8 mm beträgt, ist dagegen die Temperatur über den gesamten Bereich einschließlich dem Abschnitt nahe dem Einlass und dem Abschnitt entfernt vom Einlass für den Trockenheitsgrad von 0,4 bis 0,6 niedrig, während der Niedertemperaturbereich im Zwischenabschnitt nur etwa die Hälfte beträgt. Falls der Trockenheitsgrad 0,6 bis 0,8 und 0,8 bis 1,0 beträgt, ist dagegen die Tendenz für den Trockenheitsgrad von 0,4 bis 0,6 weiter verstärkt.
Falls der äquivalente Durchmesser 5 mm beträgt und der Trockenheitsgrad von 0,4 bis 0,6 beträgt, ist dagegen die Temperatur am Abschnitt nahe dem Einlass des unteren Behälters 47, am Zwischenabschnitt und am Abschnitt entfernt vom Einlass, d.h. am Abschnitt nahe dem Auslass niedrig. Falls der Trockenheitsgrad dagegen 0,6 bis 0,8 beträgt, ist, obwohl der Niedertemperaturbereich am Abschnitt nahe dem Einlass etwas reduziert ist, die Temperatur am Zwischenabschnitt und am Abschnitt entfernt dem Einlass im Allgemeinen niedrig. Falls der Trockenheitsgrad 0,8 bis 1,0 beträgt, ist der Niedertemperaturbereich am Abschnitt nahe dem Einlass und am Zwischenabschnitt um die Hälfte reduziert, während die Temperatur im Abschnitt entfernt vom Einlass niedrig ist.
Aus dem oben beschriebenen Ergebnis ist es verständlich, dass die Kältemittelströmungsschwankung unabhängig von der Größe des Trockenheitsgrades in der Rohrgruppe 46 klein ist, falls der äquivalente Durchmesser des unteren Behälters 47 und des oberen Behälters 46 5 mm oder ein Wert nahe dazu beträgt. Der Grund ist wahrscheinlich wie folgt. Insbesondere ist das Kältemittel im unteren Behälter 47 grundsätzlich eine Gas/Flüssigkeit-Zweiphasenströmung und wird unter den Rohren 46 durch den folgenden Mechanismus verteilt. Am Abschnitt nahe dem Einlass (linkes Ende) des unteren Behälters 47 ändert sich der Kältemittelstrom scharf, und deshalb strömen das gasförmige Kältemittel und das flüssige Kältemittel in diffuser Form in die Rohrgruppe 46. Je größer das Unordnungsmaß, umso höher die Kältemittelströmungsgeschwindigkeit.
Mit dem Fortschreiten des flüssigen Kältemittels zum Zwischenabschnitt des unteren Behälters 47 in Längsrichtung bewegt sich das flüssige Kältemittel aufgrund der Schwerkraft nach unten, und das flüssige Kältemittel und das gasförmige Kältemittel beginnen, sich zu trennen, mit dem Ergebnis, dass das in die Rohrgruppe 46 strömende flüssige Kältemittel in der Menge reduziert wird. Falls der äquivalente Durchmesser des unteren Behälters 47 5 mm beträgt, wird die obige Tendenz am Abschnitt nahe dem Einlass, am Zwischenabschnitt und am Abschnitt entfernt vom Einlass überall unterdrückt. Falls das Kältemittel von hoher Geschwindigkeit ist, werden jedoch das Gas und die Flüssigkeit aufgrund des im Abschnitt nahe dem Einlass auftretenden Diffusionseffekts voneinander zu einem geringeren Grad getrennt. Im Abschnitt entfernt vom Einlass des unteren Behälters 47 bleibt dagegen das von dem Gas getrennte flüssige Kältemittel unter der Trägheitskraft (wird gespeichert), und die Menge des in die Rohrgruppe 46 strömenden flüssigen Kältemittels wird vergleichsweise vergrößert.
Falls das Kältemittel von dem oberen Behälter 52 des Verdampfapparats 50 in die Rohrgruppe 51 eingeleitet wird und aus dem unteren Behälter 43 ausströmt, wie in 6A dargestellt, wird dagegen die Gas/Flüssigkeit-Trennung durch die Gravitationskraft gefördert, und deshalb strömt das flüssige Kältemittel einfach in die Rohrgruppe 51. Wie in 6C dargestellt, ist insbesondere in dem Fall, wenn der äquivalente Durchmesser des oberen Behälters 52 und des unteren Behälters 53 5 mm beträgt, die Temperatur des Abschnitts entfernt vom Auslass, des Zwischenabschnitts und des Abschnitts nahe dem Auslass unabhängig von der Größe des Trockenheitsgrades überall niedrig.
Falls der äquivalente Durchmesser 8 mm beträgt, wie in 6D dargestellt, deckt der Niedertemperaturbereich den Abschnitt entfernt vom Auslass, den Zwischen abschnitt und den Abschnitt nahe dem Auslass im Wesentlichen ganz. Falls der äquivalente Durchmesser 3 mm beträgt, wie in 6B dargestellt, wird dagegen der Hochtemperaturbereich im Zwischenabschnitt breiter, und diese Tendenz wird mit dem Anstieg des Trockenheitsgrades größer.
Aus dem oben beschriebenen Ergebnis ist es verständlich, dass die Schwankung des Kältemittels in der Rohrgruppe 51 unabhängig von der Größe des Trockenheitsgrades klein, falls der äquivalente Durchmesser des oberen Behälters 52 und des unteren Behälters 53 5 mm oder nahe 5 mm beträgt. Für den sowohl in 5A dargestellten unteren Behälter 42 als auch den in 6A dargestellten oberen Behälter 52 gilt: je größer die Länge, umso einfacher die Gas/Flüssigkeit-Trennung, und deshalb umso größer die Tendenz einer Verschlechterung der Verteilungscharakteristik.
b. Bestimmung des äquivalenten Durchmessers
Die Schwankung der Temperatur jeder Fläche der Rohrgruppe 56 von der mittleren Temperatur wurde mittels des in 5A bis 5D gezeigten Testverdampfapparats untersucht. Insbesondere wird die Rohrgruppe 46 einschließlich vier gleichen Querabschnitten und zwei gleichen Abschnitten entlang der Höhe eingeteilt, die mittlere Temperatur für jede Fläche wird berechnet, und die Differenz zwischen der höchsten und der niedrigsten der acht mittleren Temperaturen wird bestimmt. Bei dem Vorgang wird der Trockenheitsgrad jedes durch den Kältemittelaufwärtspfad nach oben strömenden Kältemittels und des durch den Kältemittelabwärtspfad nach unten strömenden Kältemittels in den drei oben erwähnten Wegen verändert.
Das Ergebnis ist in 7 gezeigt, in der die Kurve a einen Fall anzeigt, wenn der Trockenheitsgrad X des Abwärtsstroms 0,4 bis 0,6 ist, die Kurve b einen Fall, in dem der Trockenheitsgrad X des Abwärtsstroms 0,6 bis 0,8 ist, und die Kurve c einen Fall, wenn der Trockenheitsgrad X des Abwärtsstroms 0,8 bis 1,0 ist. Ebenso zeigt die Kurve d einen Fall an, in dem der Trockenheitsgrad X des Aufwärtsstroms 0,4 bis 0,6 ist, die Kurve e einen Fall, in dem der Trockenheitsgrad X des Aufwärtsstroms 0,6 bis 0,8 ist, und die Kurve feinen Fall, in dem der Trockenheitsgrad des Aufwärtsstroms 0,8 bis 1,0 ist. Selbstverständlich wird im Allgemeinen die Schwankung in der Temperaturverteilung für einen großen oder einen kleinen äquivalenten Durchmesser des unteren Behälters 42 und des oberen Behälters 43 größer, während die Schwankung in der Temperaturverteilung für den Zwischenwert des äquivalenten Durchmessers klein ist.
Der zu 10°C in der maximalen Differenz der Schwankung in der Temperaturverteilung gehörende äquivalente Durchmesser, der die Kurve e für den Trockenheitsgrad X von 0,6 bis 0,8 im Aufwärtsstrom benutzt, lag zwischen 4,0 mm und 9,6 mm einschließlich. Ebenso lag der zu 5°C der Schwankung in der Temperaturverteilung gehörende äquivalente Durchmesser, der unter Verwendung der Kurve e bestimmt wurde, zwischen 4,5 mm und 8,0 mm einschließlich. Weiter lag der zu 5°C der Schwankung in der Temperaturverteilung gehörende äquivalente Durchmesser, der unter Verwendung der Kurve b für den Trockenheitsgrad von 0,6 bis 0,8 im Abwärtsstrom bestimmt wurde, zwischen 4,3 mm und 10,6 mm einschließlich.
c. Betrachtung der Kühlleistung und des Druckverlusts
Im Allgemeinen kann das Leistungsvermögen (einschließlich der Systemleistung) des Verdampfapparats effektiv verbessert werden, indem der Druckverlust der Behälter und/oder der Rohre des Verdampfapparats reduziert wird. Im Fall des CFC-Kältemittels muss der Effekt des Druckverlusts des Verdampfapparats nur an der Einheitenleistung berücksichtigt werden. Im Fall des Kohlendioxidgases ist jedoch der Druck auf der Hochdruckseite (Kühler) höher als 10 MPa und die Temperatur am Auslass des Kühlers ist höher als 100°C, und es resultiert der folgende Effekt.
Ein Mollier-Diagramm des idealen Kühlkreises einschließlich des Kompressors C, des Kühlers D auf der Hochdruckseite, des Expansionsventils B und des Verdampfapparats E auf der Niederdruckseite ist in 8A gezeigt. Falls der Druckverlust des Kältemittels im Verdampfapparat E groß ist, wird dagegen der Kältemitteldruck am Einlass des Verdampfapparats E größer und am Auslass davon geringer, wie in 8B dargestellt, was in einer erhöhten mittleren Verdampfungstemperatur resultiert, wie durch die strichpunktierte Linie angezeigt. Zum Beispiel im Hochsommer, wenn die Last hoch ist, wird das Kältemittel auf der Hochdruckseite (Kühler D) unvermeidbar sowohl in Druck als auch in Temperatur höher, und mit dem Anstieg der mittleren Verdampfungstemperatur des Verdampfapparats E mangelt es dem System an Leistung.
Um mit dieser Situation fertig zu werden, wird die Drehzahl des Kompressors C erhöht, um eine größere Menge des Kältemittels zum Kühlkreis zu fördern, sodass die Niederdruckseite im Druck weiter verringert wird. Dann wird der Druckverlust weiter erhöht, und sowohl der Druck als auch die Temperatur am Auslass des Verdampfapparats E werden kleiner. Die Auslasstemperatur des Kompressors C ist in einer isentropischen Kurve aufgetragen, und deshalb wird, wie in 8C dargestellt, die Temperatur des Kompressors C und des Kühlers D mit dem Abfall des Drucks und der Temperatur am Auslass des Verdampfapparats E unvermeidbar größer.
Als Ergebnis kann der Kompressor dabei versagen, genügend Stärke zu haben. Insbesondere ist es bekannt, dass mit dem Temperaturanstieg des das Material der Kreisteile wie beispielsweise des Kompressors C und des Kühlers D bildenden Aluminiums die Festigkeit davon allmählich und dann bei etwa 80 bis 120°C scharf sinkt. Eine erhöhte Dicke des Kompressors C, um den Festigkeitsmangel zu verhindern, würde die Kosten und das Gewicht erhöhen. Die Kapazität kann ebenfalls für den Kompressor C eine Erhöhung erfordern. Somit ist es zum Einrichten des Kreises wichtig, den Kältemitteldruckverlust des Verdampfapparats E in dem Kühlkreis mit dem Kohlendioxidgas-Kältemittel zu verringern.
d. Kühlleistung
Unter der Annahme, dass die Temperaturverteilung der Rohrgruppe 46 des in 5 gezeigten Testverdampfapparats 45 konstant (frei von Schwankungen) ist, wurde die Kühlleistung davon untersucht. Diese „Kühlleistung" ist ein Wert, der durch Multiplizieren des Gewichts der Luftkapazität mit der durch die Differenz zwischen dem Zustand (Temperatur, Feuchtigkeit) der in die Rohre 46 strömenden Luft und dem Zustand (Temperatur, Feuchtigkeit) der aus dem Verdampfapparat strömenden Luft bestimmten Enthalpiedifferenz unter Veränderung des äquivalenten Durchmessers des unteren Behälters 47 und des oberen Behälters 48 berechnet wird. Mit der Veränderung des äquivalenten Durchmessers des unteren Behälters 47 und des oberen Behälters 48, d.h. der Querschnittsfläche davon (Schnittfläche des Pfades) ändert sich der Druckverlust des Kältemittels und auch die Verdampfungstemperatur des Kältemittels. Mit anderen Worten wird die Verdampfungstemperatur umso höher, je größer der Druckverlust ist, und umgekehrt. Auf diese Weite ändert sich die Kühlleistung.
9A zeigt die Beziehung zwischen dem äquivalenten Durchmesser des unteren Behälters 47 und des oberen Behälters 48 und der Kühlleistung der Rohrgruppe 46. Wie aus dieser Darstellung ersichtlich, wird die Kühlleistung zwischen 3 mm und 4,5 mm des äquivalenten Durchmessers des unteren Behälters 47 und des oberen Behälters 48 allmählich größer und über 4,5 mm nicht wesentlich größer. Dies zeigt an, dass der äquivalente Durchmesser für eine einzelne Kerneinheit bevorzugt wenigstens 4,5 mm beträgt, um die Kühlleistung zu verbessern.
e. Druckverlust
9B zeigt die Beziehung zwischen dem äquivalenten Durchmesser des unteren Behälters 47 und des Auslassbehälters 48 und dem Druckverlust des Kältemittels im Testverdampfapparat 45. Der „Druckverlust" ist als die Differenz zwischen dem Kältemitteldruck am Einlass des unteren Behälters 47 und dem Kältemitteldruck am Auslass des Auslassbehälters 48 definiert. Wie aus 9B zu sehen ist, wird der Kältemitteldruckverlust im Testverdampfapparat 45 zwischen 3 mm und 4,3 mm äquivalenten Durchmesser d des unteren Behälters 47 und des Auslassbehälters 48 allmählich von 0,7 MPa auf 0,3 MPa geringer und bleibt für den äquivalenten Durchmesser von mehr als 4,3 mm im Wesentlichen unverändert bei 0,3 MPa. Dies zeigt, dass der äquivalente Durchmesser für eine einzelne Kerneinheit bevorzugt wenigstens 4,3 mm beträgt, um den Druckverlust zu unterdrücken.
Das Ergebnis der Untersuchung der Kühlleistung und des Druckverlusts unter Verwendung eines Testverdampfapparats mit zwei Kerneinheiten ist in 10A, 10B gezeigt. Wie ersichtlich, beträgt der äquivalente Durchmesser 4,6 mm, um die gewünschte Kühlleistung zu erzielen, und der äquivalente Durchmesser beträgt 4,6 mm für den Druckverlust von 0,3 MPa und 5,5 mm für den Druckverlust von 0,2 MPa. In jedem Fall ist der äquivalente Durchmesser für eine einzelne Kerneinheit etwas mehr vergrößert.
Ferner wurden die Kühlleistung und der Druckverlust unter Verwendung des Testverdampfapparats mit drei Kerneinheiten untersucht. Wie aus 11A, 11B, die das Ergebnis zeigen, ersichtlich, muss der äquivalente Durchmesser 4,7 mm betragen, um die gewünschte Kühlleistung zu erzielen, und 4,9 m für den Druckverlust von 0,3 MPa und 5,6 mm für den Druckverlust von 0,2 MPa. In allen Fällen ist der äquivalente Durchmesser etwas mehr vergrößert, als wenn zwei Kerneinheiten integriert sind.
Gemäß dem in 1 bis 4 dargestellten ersten besten Modus enthalten die stromabwärtige Kernreihe 10 und die stromaufwärtige Kernreihe 30 jeweils zwei Kerneinheiten 150 mm breit und 200 mm hoch. Unter Berücksichtigung des in 7, 10A, 10B gezeigten Ergebnisses wurde deshalb der äquivalente Durchmesser auf 6 mm für alle Zuführpfade 25, 29 und Ausgabepfade 26, 28 des oberen Behälters 20 bestimmt. Das gleiche gilt für die Zuführpfade und die Ausgabepfade des unteren Behälters 40.
(Funktionsweise)
Wie in 4 dargestellt, strömt das Kältemittel von dem Zuführpfad 25 des Behälters 14 stromab des oberen Behälters 20 in der stromabwärtige Kernreihe 10 in den Verdampfapparat und strömt in der Rohrgruppe 12 der linken Kerneinheit 11 nach unten. Bei Vorhandensein der Trennvorrichtung 24 strömt kein Kältemittel in den Ausgabepfad 26. Das Kältemittel strömt in den Zuführpfad des Behälters 19 der rechten Kerneinheit 16 aus dem Ausgabepfad des Behälters 15 der linken Kerneinheit 11 am unteren Ende der Rohrgruppe 12 und bewegt sich in der Rohrgruppe 17 nach oben.
Danach strömt das Kältemittel von dem Ausgabepfad 26 des Behälters 18 der rechten Kerneinheit 16 zum Zuführpfad 38 des Behälters 29 der rechten Kerneinheit 36 der stromaufwärtigen Kernreihe 30 und strömt in der Rohrgruppe 37 nach unten. Dann strömt das Kältemittel von dem Ausgabepfad des Behälters 39 der rechten Kerneinheit 36 zum Zuführpfad des Behälters 31 der linken Kerneinheit 31 und bewegt sich in der Rohrgruppe 32 nach oben, wird aus dem Ausgabepfad 33 des Behälters 28 ausgegeben.
Auf diese Weise strömt das Kältemittel durch die linke Kerneinheit 11 der stromabwärtigen Kernreihe 10 nach unten, bewegt sich durch die rechte Kerneinheit 16 nach oben, strömt durch die rechte Kerneinheit 36 der stromabwärtigen Kernreihe 30 nach unten und bewegt sich durch die linke Kerneinheit 31 nach oben, während gleichzeitig ein Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und der stromab strömenden Luft stattfindet.
(Wirkungen)
In dem Verdampfapparat mit der stromabwärtigen Kernreihe mit zwei Kerneinheiten 11, 16 und der stromaufwärtigen Kernreihe 30 mit zwei Kerneinheiten 31, 36 sind der äquivalente Durchmesser des Zuführpfades 25 und des Ausgabepfades 26 des oberen Behälters 20 und der äquivalente Durchmesser des Ausgabepfades 28 und des Zuführpfades 29 auf 6 mm bestimmt. Dies ist auch beim unteren Behälter 40 der Fall. Als Ergebnis erhält man die folgenden Wirkungen.
Zuerst ist die Schwankung in der Temperaturverteilung entlang der Breite der stromabwärtigen Kernreihe 10 und der stromaufwärtigen Kernreihe 30 klein, sodass eine Kühlluft mit einer kleinen Differenz sowohl am Fahrersitz als auch am Beifahrersitz erzeugt wird. Insbesondere ist, wie aus 7 ersichtlich, die Schwankung in der Temperaturverteilung in der linken Kerneinheit 11 und der rechten Kerneinheit 16 der stromabwärtigen Kernreihe 10 nicht größer als einige °C. Dies ist auch der Fall bei der stromaufwärtigen Kernreihe 30.
Zweitens ist der Druckverlust des Kältemittels in den Rohren 12, 17 der stromabwärtigen Kernreihe 10, dem Zuführpfad 25 des Behälters 14, dem Ausgabepfad 26 des Behälters 18, dem Ausgabepfad des Behälters 15 und dem Zuführpfad des Behälters 16 klein. Dies gilt auch für die stromaufwärtige Kernreihe 30. Insbesondere beträgt, wie aus 10A bis 11B ersichtlich, die Druckdifferenz zwischen dem Verdampfapparateinlass (Zuführpfad 25) und dem Verdampfapparatauslass (Ausgabepfad 28) etwa 0,2 MPa. Wenn der Betriebsdruck des Verdampfapparats nicht viel kleiner wird, kann der Kühlkreis in einem beinahe idealen Zustand betrieben werden, der in 8A dargestellt ist. Als Ergebnis wird der Temperaturanstieg des Kompressors C und des Kühlers D verhindert, wodurch das Problem des Festigkeitsmangels ohne Vergrößern der Dicke vermieden wird.
Für den äquivalenten Durchmesser des Ausgabepfades 28 des oberen Behälters 20 wird angenommen, dass er die Tendenz einer größeren Wirkung als jene des Zuführpfades 25 auf den Druckverlust des Kältemittels hat. Man nehme in 8C an, dass x dem in 4 gezeigten Zuführpfad 25 entspricht, y den Rohren 12, 17, 32, 37, und z dem Ausgabepfad 25. Der Druckverlust in z erhöht die Verdampfungstemperatur in y, und z ist größer als x bezüglich des Kältemitteltrockenheitsgrades. Somit führt ein größeres Volumen zu einem entsprechend größeren Druckverlust.
<Modifikation des ersten besten Modus>
In dem in 12 dargestellten Verdampfapparat enthalten die stromabwärtige Kernreihe 60 und die stromaufwärtige Kernreihe 70 jeweils zwei Kerneinheiten. Das Kältemittel strömt in den Rohren der Kernreihen in unterschiedliche vertikale Richtungen und in den Behältern in unterschiedlichen Richtungen. Insbesondere bilden die Rohre sowohl der linken Kerneinheit 62 als auch der rechten Kerneinheit 66 der stromabwärtigen Kernreihe 60 einen Aufwärtspfad, während sowohl die linke Kerneinheit 72 als auch die rechte Kerneinheit 76 der stromaufwärtigen Kernreihe 70 einen Abwärtspfad bilden. Der mit dem unteren Ende der linken Kerneinheit 62 und der rechten Kerneinheit 66 verbundene untere Behälter 80 besitzt zwei Zuführpfade 81, 82 an seiner stromabwärtigen Seite und die Ausgabepfade 83, 84 an seiner stromaufwärtigen Seite.
Der mit dem oberen Ende der stromabwärtigen Kernreihe 60 und der stromaufwärtigen Kernreihe 70 verbundene obere Behälter 85 hat zwei Zuführpfade 87, 89 und zwei Ausgabepfade 86, 88. Der Ausgabepfad 86 und der Zuführpfad 87 einerseits und der Ausgabepfad 88 und der Zuführpfad 89 andererseits sind durch ein Paar Pfade 91, 92 verbunden, die in der Form eines X verlaufen. Der Pfad 92 verbindet die rechte Kerneinheit 66 der stromabwärtigen Kernreihe 60 mit der linken Kerneinheit 72 der stromaufwärtigen Kernreihe 70, während der andere Pfad 91 die linke Kerneinheit 62 der stromabwärtigen Kernreihe 60 mit der rechten Kerneinheit 76 der stromaufwärtigen Kernreihe 70 verbindet. Der äquivalente Durchmesser der Zuführpfade 81, 82 und der Ausgabepfade 83, 84 des unteren Behälters 80 sowie der Zuführpfade 87, 89 und der Ausgabepfade 86, 88 des oberen Behälters 85 ist jeweils auf 6 mm eingestellt.
Das von dem Zuführpfad 81 des unteren Behälters 80 zugeführte Kältemittel bewegt sich durch die linke Kerneinheit 62 und die rechte Kerneinheit 66 der stromabwärtigen Kernreihe 60 nach oben und strömt in der Form eines X quer zueinander durch den oberen Behälter 85. Danach strömt das Kältemittel in der rechten Kerneinheit 76 und der linken Kerneinheit 72 der stromaufwärtigen Kernreihe 70 nach unten und wird von dem Ausgabepfad 82 des unteren Behälters 80 ausgegeben.
Diese Modifikation kann zusätzlich zu dem Effekt ähnlich jenem des ersten besten Modus einen einzigartigen Effekt erzeugen, dass die Kühlkapazität in der Querrichtung nicht im Ungleichgewicht ist, selbst wenn die Luftkapazität in Querrichtung in der stromabwärtigen Kernreihe 60 und der stromaufwärtigen Kernreihe 70 verschieden ist.
<Zweiter bester Modus>
(Aufbau)
Der Verdampfapparat gemäß dem zweiten besten Modus ist in 13 gezeigt. In diesem Verdampfapparat bewegt sich das Kältemittel durch den gesamten stromabwärtigen Kern 100 nach oben und strömt durch den gesamten stromaufwärtigen Kern 105 nach unten. In diesem Zusammenhang haben der untere Behälter 110 und der obere Behälter 115 verschiedene Konfigurationen. Insbesondere haben alle Rohre 101 des stromabwärtigen Kerns 100, der aus einer breiten (307 mm breit) einzelnen Kerneinheit gebildet ist, einen Kältemittelaufwärtspfad, während alle Rohre des stromaufwärtigen Kerns 105, der durch eine breite (307 mm breit) einzelne Kerneinheit gebildet ist, einen Kältemittelabwärtspfad haben.
Der am unteren Ende des stromabwärtigen Kerns 100 und des stromaufwärtigen Kerns 105 angeordnete untere Behälter 110 besitzt einen Zuführpfad 111 und einen Ausgabepfad 112. Der Zuführpfad 111 ist mit den Rohren des stromabwärtigen Kerns 100 verbunden, und der Ausgabepfad 112 mit den Rohren des stromaufwärtigen Kerns 105. Keine Trennvorrichtung ist in der Mitte des Zuführpfades 111 und des Ausgabepfades 112 angeordnet, und das Kältemittel strömt über die gesamte Länge. Der obere Behälter 115 hat einen mit der oberen Endöffnung der Rohre 101 des stromabwärigen Kerns 100 verbundenen Ausgabepfad 116 und einen mit der oberen Endöffnung der Rohre des stromaufwärtigen Kerns 105 verbundenen Zuführpfad 117. Die Höhe des stromabwärtigen Kerns 100 und des stromaufwärtigen Kerns 105 beträgt 235 mm. Der äquivalente Durchmesser des Zuführpfades 111, des Ausgabepfades 112, des Zuführpfades 116 und des Ausgabepfades 117 beträgt 6 mm.
In diesem Verdampfapparat bewegt sich das dem Zuführpfad 111 des unteren Behälters 110 zugeführte Kältemittel in allen Rohren 101 des stromabwärtigen Kerns 100 nach oben und wendet vom Ausgabepfad 117 des oberen Behälters 115 zum Zuführpfad 116. Danach strömt das Kältemittel in allen Rohren des stromaufwärtigen Kerns 105 nach unten und wird vom Ausgabepfad 112 des unteren Behälters 110 ausgegeben.
(Verfahren zum Bestimmen des äquivalenten Durchmessers)
a. Schwankung in der Temperaturverteilung
Ein erster Testverdampfapparat (5A bis 5D) wird vorbereitet, der eine Rohrgruppe etwa 307 mm breit, 235 mm hoch und 38 mm dick, einen rohrförmigen oberen (Einlass-) Behälter, der mit dem oberen Ende davon verbunden ist, und einen rohrförmigen unteren (Auslass-) Behälter, der am unteren Ende davon befestigt ist, aufweist. Das vom Einlassbehälter einströmende Kältemittel strömt in der Rohrgruppe nach unten und strömt vom Auslassbehälter aus. Das Kältemittel hat einen Druck von 9,5 MPa und eine Temperatur von 30°C am Einlass des Verdampfapparats und einen Druck von 3,7 MPa und einen Heizgrad von 1°C am Auslass des Verdampfapparats, wobei die Strömungsrate des Kältemittels 50 kg/h beträgt. Die Luft (Wind) hat dagegen eine Temperatur von 27°C und eine relative Luftfeuchtigkeit von 50%.
Die Temperaturverteilung an der Kernoberfläche mit dem von 3 mm auf 6 mm auf 9 mm veränderten äquivalenten Durchmesser des Einlass- und des Auslassbehälters ist in 14 dargestellt. Wie ersichtlich, wurde der gesamte Querabschnitt des Kerns auf einer niedrigen Temperatur für den äquivalenten Durchmesser von 6 mm gehalten. Für den äquivalenten Durchmesser von 3 mm war dagegen der halbe Abschnitt nahe dem Einlass (linkes Ende) von niedriger Temperatur, während die Hälfte entfernt vom Einlass von hoher Temperatur war. Ebenso war für den äquivalenten Durchmesser von 9 mm der Abschnitt am weitesten vom Einlass von hoher Temperatur, und der übrige Abschnitt war von niedriger Temperatur.
Mittels dieses Testverdampfapparats wurde die Beziehung zwischen dem äquivalenten Durchmesser der Einlass- und Auslassbehälter und der Schwankung in der Temperaturverteilung an der Kernoberfläche untersucht. Das Ergebnis ist in 15 gezeigt, aus der ersichtlich ist, dass der zur Differenz von 10°C zwischen dem maximalen und dem minimalen Wert der mittleren Temperatur der verschiedenen Bereiche der Rohrgruppe gehörende äquivalente Durchmesser 4,0 bis 9,3 mm beträgt.
b. Kühlleistung und Druckverlust
Mittels des oben beschriebenen Testverdampfapparats wurde die Beziehung zwischen dem äquivalenten Durchmesser des Einlass- und des Auslassbehälters und der Kühlleistung des Verdampfapparats sowie dem Druckverlust des Kältemittels untersucht. Das Ergebnis ist in 16A gezeigt, aus der ersichtlich ist, dass die Kühlleistung für den äquivalenten Durchmesser von 3 mm bis 4,5 mm des Einlass- und des Auslassbehälters scharf ansteigt und für 4,5 mm bis 7,0 mm allmählich ansteigt, woraufhin die Kühlleistung nicht mehr wesentlich größer wird. Auch wird, wie aus 16B ersichtlich, der Druckverlust des Kältemittels von 0,6 MPa bis 0,2 MPa für den äquivalenten Durchmesser von 3 mm bis 4,2 mm des Einlass- und des Auslassbehälters scharf kleiner und wird für 4,2 mm bis 4,5 mm allmählich kleiner, woraufhin er sanft abfällt.
Außerdem wurden die Kühlleistung und der Druckverlust analog mittels eines zweiten Testverdampfapparats untersucht, der eine Rohrgruppe etwa 234 mm breit und Einlass- und Auslassbehälter 234 mm lang enthielt, und eines dritten Testverdampfapparats, der eine Rohrgruppe etwa 337 mm breit und Einlass- und Auslassbehälter 337 mm lang enthielt, analog untersucht. Das Ergebnis ist in 17A, 17B bzw. 18A, 18B dargestellt.
Wie aus 17A ersichtlich, beträgt im Fall des zweiten Testverdampfapparats der untere Grenzwert des äquivalenten Durchmessers 4,8 mm hinsichtlich der Kühlleistung, und wie aus 17B ersichtlich, beträgt der untere Grenzwert des äqui valenten Durchmessers 4,9 mm hinsichtlich des Druckverlusts des Kältemittels. Im Fall des dritten Testverdampfapparats beträgt dagegen, wie in 18A ersichtlich, der untere Grenzwert des äquivalenten Durchmessers 4,9 mm hinsichtlich der Kühlleistung, und wie aus 18B ersichtlich, beträgt der untere Grenzwert des äquivalenten Durchmessers 5,4 mm bezüglich des Druckverlusts des Kältemittels. Durch diese Experimente wurde der Durchmesser des Zuführpfades 111 und des Ausgabepfades 112 des unteren Behälters 110 gemäß dem zweiten besten Modus zu 6 mm bestimmt. Dies ist auch der Fall mit dem Ausgabepfad 116 und dem Zuführpfad 117 des oberen Behälters 115.
(Wirkungen)
Gemäß dem zweiten besten Modus kann der Verdampfapparat mit dem stromabwärtigen Kern 100 und dem stromaufwärtigen Kern 105 jeweils mit einer breiten einzelnen Kerneinheit die Effekte ähnlich jenen des ersten Ausführungsbeispiels erzeugen. Außerdem sind die Rohrgruppe 101, usw., der untere Behälter 100 und der obere Behälter 105 von einfacher Konstruktion und niedrigen Kosten.
<Modifikation des zweiten besten Modus>

(A) Der in 19 dargestellte Verdampfapparat hat im Vergleich zu dem oben beschriebenen zweiten besten Modus eine andere Richtung des Kältemittelstroms. Insbesondere ist ein oberer Behälter 130 mit dem oberen Ende und ein unterer Behälter 135 mit dem unteren Ende der Rohrgruppe 121 des stromabwärtigen Kerns 120 und der Rohrgruppe des stromaufwärtigen Kerns 125 verbunden. Deshalb bilden alle Rohre 120 des stromabwärtigen Kerns 120 einen Abwärtspfad, und das Kältemittel macht am unteren Behälter 135 eine U-Kehre, während alle Rohre in dem stromaufwärtigen Kern 125 einen Aufwärtspfad bilden. Der obere Behälter 130 hat einen Zuführpfad 131 und einen Ausgabepfad 132, während der untere Behälter 135 einen Ausgabepfad 135 und einen Zuführpfad 137 hat, deren äquivalenter Durchmesser auf 6 mm gesetzt ist. Übrigens ist vorzugsweise eine Steuerplatte zum Steuern des Kältemittelstroms in dem die Einlassseite des oberen Behälters 130 bildenden Pfad 131 angeordnet.

In diesem Verdampfapparat strömt das dem Zuführpfad 131 des oberen Behälters 130 zugeführte Kältemittel in den Rohren 121 des stromabwärtigen Kerns 120 nach unten, wendet von dem Ausgabepfad 136 des unteren Behälters 135 zum Zuführpfad 137. Danach bewegt sich das Kältemittel in den Rohren des stromaufwärtigen Kern 125 nach oben und strömt von dem Ausgabepfad 132 des oberen Behälters 130 aus. Das Vorsehen der Steuerplatte kann die Trennung des Kältemittels in ein flüssiges Kältemittel und ein gasförmiges Kältemittel unterdrücken.

(B) In dem in 20 gezeigten Verdampfapparat enthalten der stromabwärtige Kern 150 und der stromaufwärtige Kern 160 jeweils drei Kerneinheiten. Insbesondere bildet die erste Kerneinheit 152 auf der linken Seite des stromabwärtigen Kerns 150 einen Abwärtspfad, die zweite Kerneinheit 154 im Zwischenabschnitt einen Aufwärtspfad, und die dritte Kerneinheit 154 auf der rechten Seite einen Abwärtspfad. Analog bildet die erste Kerneinheit auf der linken Seite des stromabwärtigen Kerns 160 einen Aufwärtspfad, die zweite Kerneinheit im Zwischenabschnitt einen Aufwärtspfad, und die dritte Kerneinheit auf der rechten Seite einen Abwärtspfad.

Der Pfad 166 stromab des mit dem oberen Ende des stromabwärtigen Kerns 150 und des stromaufwärtigen Kerns 160 verbundenen oberen Behälters 165 ist in einen linken Zuführpfad, einen mittleren Ausgabepfad und einen rechten Zuführpfad durch Trennvorrichtungen aufgeteilt. Dies gilt auch für den stromaufwärtigen Pfad 168. Analog ist der Pfad 172 stromab des unteren Behälters 170 durch Trennvorrichtungen in einen linken Zuführpfad, einen mittleren Zuführpfad und einen rechten Ausgabepfad eingeteilt. Dies gilt auch für den stromaufwärtigen Pfad 174. Der äquivalente Durchmesser der Pfade 166, 168, 172, 174 beträgt 6 mm. Die Breite der stromabwärtigen Kernreihe 150 und der stromaufwärtigen Kernreihe 160 beträgt 280 mm und ihre Höhe beträgt 235 mm.
In diesem Verdampfapparat strömt das von dem linken Ende des Pfades 166 stromab des oberen Behälters 165 einströmende Kältemittel durch die erste Kerneinheit 152 durch den Pfad 172 stromab des unteren Behälters 170 nach unten, bewegt sich durch die zweite Kerneinheit 154 nach oben, woraufhin das Kältemittel durch die rechte dritte Kerneinheit 156 durch den Pfad 166 stromab des oberen Behälters 165 nach unten strömt. Das Kältemittel strömt dann von dem Pfad 172 stromab des unteren Behälters 170 zu dem Pfad 174 stromauf des unteren Behälters 170, bewegt sich durch die dritte Kerneinheit des stromaufwärtigen Kerns 160, strömt durch die zweite Kerneinheit im mittleren Abschnitt nach unten, und strömt nach dem Aufwärtsbewegen durch die linke erste Kerneinheit von dem Pfad 168 stromauf des oberen Behälters 165 aus.
Gemäß dieser Modifikation macht es das Vorsehen der drei Kerneinheiten möglich, Wärme mit einer großen Menge Luft auszutauschen.
<Dritter bester Modus>
Der Verdampfapparat gemäß dem in 21 gezeigten dritten besten Modus weist eine einzelne Kernreihe 180 mit vier Kerneinheiten auf. Insbesondere enthalten die Kerne 180 vier Kerneinheiten 181, 182, 183, 184. Die Rohrgruppe der ersten Kerneinheit 181 bildet einen Abwärtspfad, die Rohrgruppe der zweiten Kerneinheit 162 einen Aufwärtspfad, die Rohrgruppe der dritten Kerneinheit 183 einen Abwärtspfad und die Rohrgruppe der vierten Kerneinheit 184 einen Aufwärtspfad. Der mit dem oberen Ende der Rohrgruppe der vier Kerneinheiten verbundene obere Behälter 190 besitzt einen geradlinig verlaufenden Pfad 191 und ist durch Trennvorrichtungen in einen rechten Zuführpfad, einen mittleren Wendeabschnitt und einen linken Ausgabepfad eingeteilt. Andererseits besitzt der mit dem unteren Ende der Rohrgruppe der vier Kerneinheiten verbundene untere Behälter 195 einen geradlinig verlaufenden Pfad 196 und ist durch eine Trennvorrichtung in zwei Wendeabschnitte eingeteilt. Der äquivalente Durchmesser des Pfades 191 des oberen Behälters 190 und des Pfades 19 des unteren Behälters 195 ist auf 6 mm gesetzt.
In diesem Verdampfapparat strömt das Kältemittel durch die Rohrgruppe der ersten Kerneinheit 181 am äußeren rechten Ende nach unten, wendet in Querrichtung am unteren Behälter 195 und bewegt sich durch die Rohrgruppe der zweiten Kerneinheit 182 nach oben. Dann wendet das Kältemittel in Querrichtung am oberen Behälter 190, strömt durch die Rohrgruppe der dritten Kerneinheit 183 nach unten, wendet in Querrichtung am unteren Behälter 195 und bewegt sich durch die Rohrgruppe der linken vierten Kerneinheit 184 nach oben.
Gemäß dieser Modifikation gibt es trotz einer einzelnen Reihe vier Kerneinheiten, und deshalb kann Wärme mit einer großen Menge Luft ausgetauscht werden.
<Modifikation von Behälter und Rohr>

(A) Der eingesetzte obere Behälter enthält, wie in 22A dargestellt, einen oberen Behälter 200 mit zwei Rohren 201, 203 zum Definieren der Pfade 202, 204 oder einen mit einem Paar Pfade 207, 208 an einem Blockelement 206 ausgebildeten oberen Behälter 200, wie in 22B dargestellt. Ebenso können, wie in 22C dargestellt, der stromabwärtige Pfad 212 und der stromaufwärtige Pfad 214 des oberen Behälters 210 jeweils zwei kleine Pfade 213, 215 enthalten. In jedem Fall ist der äquivalente Durchmesser der Pfade 202, 204, der Pfade 207, 208 und der Pfade 212, 214 auf 6 mm gesetzt.
(B) Wie in 23A, 23B dargestellt, kann ein integrales Rohr 215 verwendet werden, das integral aus den stromabwärtigen Kern 220 bildenden Rohren 211 und den stromaufwärtigen Kern 223 bildenden Rohren 224 gebildet ist. Das Rohr 221 bildet einen Aufwärtspfad, das Rohr 224 einen Abwärtspfad, und eine Vertiefung 226 ist in einem in Querrichtung mittleren Abschnitt zwischen den Rohren 221, 224 ausgebildet. Ebenso kann, wie in 23C dargestellt, das an der Oberfläche der Rohre 230 anhaftende Kondenswasser durch Ausbilden einer Nut 231 positiv ausgegeben werden, die sich entlang der Höhe des Rohrs 230 an der Oberfläche des Rohrs 230 in Kontakt mit der Rippe 232 erstreckt.

Mehrere die Kerneinheit bildende Rohre sind durch einen Extrusions- oder Ziehprozess gebildet. Durchgangslöcher 240 mit einem quadratischen oder rechteckigen Querschnitt, wie in 24B dargestellt, oder kreisförmige Durchgangslöcher 242, wie in 24A dargestellt, können verwendet werden. Auch können, wie in 24C dargestellt, der Konturabschnitt 244a und der innere Wärmeübertragungsförderabschnitt 244b aus einem rohrförmigen Element gebildet sein. In jedem Fall wird der äquivalente Durchmesser jedes Durchgangslochs der Rohre zu 0,08 mm berechnet, den benetzten Umfang nicht eingeschlossen.

(C) 25 zeigt eine weitere Modifikation der Rohre 250 und der Behälter 252, und 26 eine noch weitere Modifikation der Rohre 255 und der Behälter 257. In allen diesen Modifikationen sind die Wärmeübertragungsrohre aus mehreren gestapelten Platten gebildet. Trotz der Tatsache, dass die Wärmeübertragungsrohre 250, 255 von den Behältern 252, 257 unabhängige Einheiten sind, werden die gleichen Wirkungen wie in dem vorgenannten Fall erzielt. Diese Wirkungen werden durch die Form der Platte nicht wesentlich beeinflusst, und anstelle der Platte kann ein Extrusionsrohr verwendet werden.

Obwohl diese Erfindung oben basierend auf speziellen Ausführungsbeispielen beschrieben worden ist, ist es für den Fachmann offensichtlich, dass die Erfindung verschieden geändert oder korrigiert werden kann, ohne ihren Schutzumfang zu verlassen.

Claims

Verdampfapparat, betrieben mit Kohlendioxidgas, mit wenigstens einer Kerneinheit (11), die mehrere Wärmeübertragungsrohre (12) mit einem Pfad mit einem darin strömenden Kältemittel, einen mit einer Endöffnung der Wärmeübertragungsrohre verbundenen und mit einem Kältemittelzuführpfad (25) ausgebildeten ersten Behälter (14) und einen mit der anderen Endöffnung der Wärmeübertragungsrohre verbundenen und mit einem Kältemittelausgabepfad ausgebildeten zweiten Behälter enthält, wobei die Breite L1 der Kerneinheit als 50 mm ≤ L1 ≤ 175 mm gegeben ist, und wobei der äquivalente Durchmesser d des Kältemittelzuführpfades des ersten Behälters und des Kältemittelausgabepfades des zweiten Behälters als 4,7 mm ≤ d ≤ 9,6 mm gegeben ist.
Verdampfapparat, betrieben mit Kohlendioxidgas, mit einer Kerneinheit (10), die mehrere quer angeordnete Kerneinheiten (11, 16) enthält, die jeweils mehrere Wärmeübertragungsrohre (12, 17), die mit einem Pfad ausgebildet sind, in dem das Kältemittel strömt, und einen mit einer Endöffnung der Wärmeübertragungsrohre verbundenen und mit einem Kältemittelzuführpfad ausgebildeten ersten Behälter (14, 19) und einen mit der anderen Endöffnung der Wärmeübertragungsrohre verbundenen und mit einem Kältemittelausgabepfad ausgebildeten zweiten Behälter (15, 18) aufweisen, wobei die Breite L1 jeder Kerneinheit als 50 mm ≤ L1 ≤ 175 mm gegeben ist, und wobei der äquivalente Durchmesser d des Kältemittelzuführpfades des ersten Behälters und des Kältemittelausgabepfades des zweiten Behälters jeder Kerneinheit als 4,7 mm ≤ d ≤ 9,6 mm gegeben ist.
Verdampfapparat nach Anspruch 2, bei welchem die Wärmeübertragungsrohre der ersten Kerneinheit auf einer Querseite einen Kältemittelaufwärtspfad oder einen Kältemittelabwärtspfad haben und die Wärmeübertragungsrohre der zweiten Kerneinheit auf der anderen Querseite einen Kältemittelabwärtspfad oder einen Kältemittelaufwärtspfad haben.
Verdampfapparat nach Anspruch 2, bei welchem die Wärmeübertragungsrohre der ersten Kerneinheit auf einer Querseite und der zweiten Kerneinheit auf der anderen Querseite beide einen Kältemittelaufwärtspfad oder einen Kältemittelabwärtspfad haben.
Verdampfapparat nach Anspruch 2, bei welchem die Wärmeübertragungsrohre der ersten Kerneinheit auf einer Querseite und der dritten Kerneinheit auf der anderen Querseite einen Kältemittelaufwärtspfad oder einen Kältemittelabwärtspfad haben und die Wärmeübertragungsrohre der zweiten Kerneinheit einen Kältemittelabwärtspfad oder einen Kältemittelaufwärtspfad haben.
Verdampfapparat nach Anspruch 2, bei welchem die Wärmeübertragungsrohre sowohl der ersten Kerneinheit auf einer Querseite als auch der dritten Kerneinheit einen Kältemittelaufwärtspfad oder einen Kältemittelabwärtspfad haben und die Wärmeübertragungsrohre sowohl der zweiten Kerneinheit als auch der vierten Kerneinheit auf der anderen Querseite einen Kältemittelabwärtspfad oder einen Kältemittelaufwärtspfad haben.
Verdampfapparat, betrieben mit Kohlendioxidgas, mit mehreren Kernreihen (10, 30), die entlang der Höhe angeordnet sind, mit wenigstens einer quer angeordneten Kerneinheit (11, 31), die mehrere Wärmeübertragungsrohre (12, 32), die mit einem Pfad ausgebildet sind, in dem das Kältemittel strömt, einen mit einer Endöffnung der Wärmeübertragungsrohre verbundenen und mit einem Kältemittelzuführpfad ausgebildeten ersten Behälter (14, 34) und einen mit der anderen Endöffnung der Wärmeübertragungsrohre verbundenen und mit einem Kältemittelausgabepfad ausgebildeten zweiten Behälter (15, 33) enthält, wobei die Breite L1 jeder Kerneinheit als 50 mm ≤ L1 ≤ 175 mm gegeben ist, und wobei der äquivalente Durchmesser d des Kältemittelzuführpfades des ersten Behälters und des Kältemittelausgabepfades des zweiten Behälters der Kerneinheit jeder Kernreihe als 4,7 mm ≤ d ≤ 9,6 mm gegeben ist.
Verdampfapparat nach Anspruch 7, bei welchem die erste Kernreihe und die zweite Kernreihe in der Richtung des Luftstroms entgegengesetzt zueinander angeordnet sind.
Verdampfapparat nach Anspruch 7, bei welchem die erste Kernreihe, die zweite Kernreihe und die dritte Kernreihe in der Richtung des Luftstroms entgegengesetzt zueinander angeordnet sind.
Verdampfapparat nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei welchem der äquivalente Durchmesser d des Kältemittelzuführpfades des ersten Behälters und des Kältemittelausgabepfades des zweiten Behälters jeder Kernreihe als 4,9 mm ≤ d ≤ 9,6 mm gegeben ist.
Verdampfapparat nach Anspruch 8 oder 10, bei welchem die Wärmeübertragungsrohe der ersten Kerneinheit auf einer Querseite der ersten Kernreihe einen Kältemittelaufwärtspfad oder einen Kältemittelabwärtspfad haben, die Wärmeübertragungsrohre der zweiten Kerneinheit auf der anderen Querseite der ersten Kernreihe einen Kältemittelabwärtspfad oder einen Kältemittelaufwärtspfad haben, die Wärmeübertragungsrohre der ersten Kerneinheit auf einer Querseite der zweiten Kernreihe einen Kältemittelabwärtspfad oder einen Kältemittelaufwärtspfad haben, und die Wärmeübertragungsrohre der zweiten Kerneinheit auf der anderen Querseite der zweiten Kernreihe einen Kältemittelaufwärtspfad oder einen Kältemittelabwärtspfad haben, und bei welchem die Breite L2 der ersten und der zweiten Kernreihe als 100 mm ≤ L2 ≤ 350 mm gegeben ist.
Verdampfapparat nach Anspruch 1 1, bei welchem der äquivalente Durchmesser d des Kältemittelzuführpfades und des Kältemittelausgabepfades als 5,6 mm ≤ d ≤ 9,6 mm gegeben ist, und bei welchem die Breite L2 der ersten Kernreihe und der zweiten Kernreihe als 200 m ≤ L2 ≤ 350 mm gegeben ist.
Verdampfapparat nach Anspruch 9 oder 10, bei welchem die Wärmeübertragungsrohre irgendeiner der ersten, der zweiten und der dritten Kerneinheit der ersten Kernreihe einen Kältemittelaufwärtspfad oder einen Kältemittelabwärtspfad haben und die übrigen Wärmeübertragungsrohre einen Kältemittelabwärtspfad oder einen Kältemittelaufwärtspfad haben, während die Wärmeübertragungsrohre irgendeiner der ersten, der zweiten und der dritten Kerneinheit der zweiten Kernreihe einen Kältemittelabwärtspfad oder einen Kältemittelaufwärtspfad haben und die übrigen zwei Wärmeübertragungsrohre einen Kältemittelaufwärtspfad oder einen Kältemittelabwärtspfad haben, und bei welchem die Breite L2 der ersten und der ersten Kernreihe als 150 m ≤ L2 ≤ 525 mm gegeben ist.
Verdampfapparat nach Anspruch 8 bis 10, bei welchem alle Wärmeübertragungsrohre von wenigstens zwei Kerneinheiten der ersten Kernreihe einen Kältemittelaufwärtspfad oder einen Kältemittelabwärtspfad haben, bei welchem alle Wärmeübertragungsrohre von wenigstens zwei Kerneinheiten der zweiten Kernreihe einen Kältemittelabwärtspfad oder einen Kältemittelaufwärtspfad haben, und bei welchem die Breite L2 der ersten und der ersten Kernreihe als 50 mm × (Anzahl der Kerneinheiten) ≤ L2 ≤ 175 mm × (Anzahl der Kerneinheiten) gegeben ist.
Verdampfapparat nach Anspruch 14, bei welchem der zweite Behälter der ersten Kerneinheit auf einer Axialseite der ersten Kernreihe mit dem ersten Behälter der zweiten Kerneinheit auf der anderen Axialseite der zweiten Kernreihe verbunden ist und der zweite Behälter der zweiten Kerneinheit auf der anderen Axialseite der ersten Kernreihe mit dem ersten Behälter der ersten Kerneinheit auf der einen Axialseite der zweiten Kernreihe verbunden ist.
Verdampfapparat nach Anspruch 14, bei welchem die erste Kerneinheit der ersten Kernreihe mit der ersten Kerneinheit der zweiten Kernreihe verbunden ist und die zweite Kerneinheit der ersten Kernreihe mit der zweiten Kerneinheit der zweiten Kernreihe verbunden ist.
Verdampfapparat nach Anspruch 14, bei welchem die erste und die zweite Kerneinheit der ersten Kernreihe mit der ersten und der zweiten Kerneinheit der der zweiten Kernreihe verbunden sind.
Verdampfapparat nach Anspruch 1, 2 oder 7, bei welchem der äquivalente Durchmesser d des Kältemittelzuführpfades und des Kältemittelausgabepfades als 4,7 mm ≤ d ≤ 8,0 mm gegeben ist.
Verdampfapparat, betrieben mit Kohlendioxidgas, mit mehreren Kernreihen (120), die in der Richtung entlang der Dicke nebeneinander angeordnet sind und wenigstens eine quer angeordnete Kerneinheit enthalten, die mehrere Wärmeübertragungsrohre (121), die mit einem Pfad ausgebildet sind, in dem das Kältemittel strömt, einen mit einer Endöffnung der Wärmeübertragungsrohre verbundenen und mit einem Kältemittelzuführpfad ausgebildeten ersten Behälter (131) und einen mit der anderen Endöffnung der Wärmeübertragungsrohre verbundenen und mit einem Kältemittelausgabepfad ausgebildeten zweiten Behälter (136) aufweist, wobei die Breite L2 der Kerneinheit jeder Kernreihe als 50 mm ≤ L1 ≤ 175 mm gegeben ist, und wobei der äquivalente Durchmesser d des Kältemittelzuführpfades des ersten Behälters und des Kältemittelausgabepfades des zweiten Behälters der Kerneinheit, die die mit einem Kältemittelabwärtspfad ausgebildeten Wärmeübertragungsrohre enthält, als 4,7 mm ≤ d ≤ 10,6 mm gegeben ist.
Verdampfapparat nach Anspruch 19, bei welchem die erste und die zweite Kernreihe entlang der Richtung des Luftstroms entgegengesetzt zueinander angeordnet sind.
Verdampfapparat nach Anspruch 19 oder 20, bei welchem der äquivalente Durchmesser d des Kältemittelzuführpfades des ersten Behälters und des Kältemittelausgabepfades des zweiten Behälters der Kerneinheit jeder Kernreihe, als 4,9 mm ≤ d ≤ 9,6 mm gegeben ist.
Verdampfapparat nach Anspruch 19 oder 20, bei welchem die Wärmeübertragungsrohre der ersten Kerneinheit auf einer Querseite der ersten Kernreihe einen Kältemittelaufwärtspfad oder einen Kältemittelabwärtspfad haben und die Wärmeübertragungsrohre der zweiten Kerneinheit auf der anderen Querseite einen Kältemittelaufwärtspfad oder einen Kältemittelabwärtspfad haben, bei welchem die Wärmeübertragungsrohre der ersten Kerneinheit auf einer Querseite der zweiten Kernreihe einen Kältemittelaufwärtspfad oder einen Kältemittelabwärtspfad haben und die Wärmeübertragungsrohre der zweiten Kerneinheit auf der anderen Querseite einen Kältemittelabwärtspfad oder einen Kältemittelaufwärtspfad haben, und bei welchem die Breite L2 der ersten und der zweiten Kernreihe als 100 mm ≤ L2 ≤ 350 mm gegeben ist.
Verdampfapparat nach Anspruch 19 oder 20, bei welchem die Wärmeübertragungsrohre einer der ersten, der zweiten oder der dritten Kerneinheit der stromaufwärtigen ersten Kernreihe einen Kältemittelaufwärtspfad oder einen Kältemittelabwärtspfad haben und die Wärmeübertragungsrohre der übrigen zwei Kerneinheiten einen Kältemittelabwärtspfad oder einen Kältemittelaufwärtspfad haben, bei welchem die Wärmeübertragungsrohre einer der ersten, der zweiten und der dritten Kerneinheit der stromabwärtigen zweiten Kernreihe einen Kältemittelabwärtspfad oder einen Kältemittelaufwärtspfad haben und die Wärmeübertragungsrohre der übrigen zwei Kerneinheiten einen Kältemittelabwärtspfad oder einen Kältemittelaufwärtspfad haben, und bei welchem die Breite L2 der ersten und der zweiten Kernreihe als 150 mm ≤ L2 ≤ 425 mm gegeben ist.
Verdampfapparat nach Anspruch 19 oder 20, bei welchem alle Wärmeübertragungsrohre von zwei oder mehr Kerneinheiten der ersten Kernreihe einen Kältemittelaufwärtspfad oder einen Kältemittelabwärtspfad haben und die Wärmeübertragungsrohre von zwei oder mehr Kerneinheiten der zweiten Kernreihe einen Kältemittelabwärtspfad oder einen Kältemittelaufwärtspfad haben, und bei welchem die Breite L2 der ersten und der zweiten Kernreihe als 50 mm × (Anzahl der Kerneinheiten) ≤ L2 ≤ 175 mm × (Anzahl der Kerneinheiten) gegeben ist.
Verdampfapparat nach einem der Ansprüche 22 bis 24, bei welchem der äquivalente Durchmesser d des Kältemittelzuführpfades und des Kältemittelausgabepfades als 4,7 mm ≤ d ≤ 8,0 mm gegeben ist.
Verdampfapparat nach einem der Ansprüche 22 bis 24, bei welchem der äquivalente Durchmesser d des Kältemittelzuführpfades und des Kältemittelausgabepfades als 5,6 mm ≤ d ≤ 9,6 mm gegeben ist und die Breite L2 der ersten und der zweiten Kernreihe als 200 mm ≤ L2 ≤ 350 mm gegeben ist.
Verdampfapparat, betrieben mit Kohlendioxidgas, mit wenigstens zwei Kernreihen (60, 70), die in der Richtung entlang der Dicke nebeneinander angeordnet sind und jeweils wenigstens zwei quer angeordnete Kerneinheiten (62, 66, 72, 76) enthalten, die jeweils mehrere Wärmeübertragungsrohre, die mit einem Pfad ausgebildet sind, in dem das Kältemittel strömt, einen mit einer Endöffnung der Wärmeübertragungsrohre verbundenen und mit einem Kältemittelzuführpfad ausgebildeten ersten Behälter (80) und einen mit der anderen Endöffnung der Wärmeübertragungsrohre verbundenen und mit einem Kältemittelausgabepfad zum Ausgeben des Kältemittels von den Wärmeübertragungsrohren ausgebildeten zweiten Behälter (85) aufweisen, wobei das von dem Kältemittelausgabepfad des zweiten Behälters der ersten Kerneinheit (62) der ersten Kernreihe (60) ausgegebene Kältemittel dem Kältemittelzuführpfad des ersten Behälters der zweiten Kerneinheit (76) der zweiten Kernreihe (70) entgegengesetzt zur zweiten Kerneinheit (64) der ersten Kernreihe zugeführt wird, und wobei das von dem Kältemittelausgabepfad des zweiten Behälters der zweiten Kerneinheit (66 der ersten Kernreihe ausgegebene Kältemittel dem Kältemittelzuführpfad des ersten Behälters der ersten Kerneinheit (72) der zweiten Kernreihe entgegengesetzt zur ersten Kerneinheit der ersten Kernreihe zugeführt wird, wobei die Breite L1 jeder Kerneinheit jeder Kernreihe als 50 m ≤ L1 ≤ 175 mm gegeben ist, und wobei der äquivalente Durchmesser d des Kältemittelzuführpfades des ersten Behälters und des Kältemittelausgabepfades des zweiten Behälters jeder Kerneinheit jeder Kernreihe als 4,7 mm ≤ d ≤ 9,6 mm gegeben ist.
Verdampfapparat nach Anspruch 27, bei welchem der äquivalente Durchmesser d des Kältemittelzuführpfades und des Kältemittelausgabepfades als 4,7 mm ≤ d ≤ 8,0 mm gegeben ist.
Verdampfapparat nach Anspruch 27, bei welchem der äquivalente Durchmesser d des Kältemittelzuführpfades des ersten Behälters und des Kältemittelausgabepfades des zweiten Behälters als 5,6 mm ≤ d ≤ 9,6 mm gegeben ist und die Breite L2 der ersten und der zweiten Kernreihe als 200 mm ≤ L2 ≤ 350 mm gegeben ist.
Verdampfapparat, betrieben mit Kohlendioxidgas, mit wenigstens einer Kernreihe (105, 106), die in der Richtung entlang der Dicke angeordnet ist und jeweils wenigstens eine quer angeordnete Kerneinheit enthält, die mehrere Wärmeübertragungsrohre (101), die mit einem Pfad ausgebildet sind, in dem das Kältemittel strömt, einen mit einer Endöffnung der Wärmeübertragungsrohre verbundenen und mit einem Kältemittelzuführpfad zum Zuführen des Kältemittels zu den Wärmeübertragungsrohren ausgebildeten ersten Behälter (111) und einen mit der anderen Endöffnung der Wärmeübertragungsrohre verbundenen und mit einem Kältemittelausgabepfad zum Ausgeben des Kältemittels von den Wärmeübertragungsrohre ausgebildeten zweiten Behälter (116) aufweist, wobei alle Wärmeübertragungsrohre jeder Kernreihe einen Kältemittelaufwärtspfad oder einen Kältemittelabwärtspfad haben und die Breite L2 jeder Kernreihe als 100 mm ≤ L2 ≤ 350 mm gegeben ist, und wobei der äquivalente Durchmesser d des Kältemittelzuführpfades des ersten Behälters oder des Kältemittelausgabepfades des zweiten Behälters als 4,9 mm ≤ d ≤ 10,6 mm gegeben ist.
Verdampfapparat nach Anspruch 30, mit einer stromaufwärtigen ersten Kernreihe, die eine Kerneinheit mit den Wärmeübertragungsrohren mit einem Kältemittelaufwärtspfad enthält, und einer stromabwärtigen zweiten Kernreihe, die eine Kerneinheit mit den Wärmeübertragungsrohren mit einem Kältemittelabwärtspfad enthält, die entgegengesetzt zur Kerneinheit der ersten Kernreihe in der Richtung entlang der Dicke angeordnet sind.
Verdampfapparat nach Anspruch 30 oder 31, bei welchem eine Verteilungssteuerplatte zum Einstellen der Kältemittelverteilung in dem Kältemittelzuführpfad des ersten Behälters angeordnet ist.
Verdampfapparat nach Anspruch 1, 2, 7, 19, 27 oder 30, bei welchem der äquivalente Durchmesser Dp jedes Wärmeübertragungsrohrs der Kerneinheit jeder Kernreihe als 0,55 mm ≤ Dp ≤ 1,0 mm gegeben ist.
Verdampfapparat nach Anspruch 1, 2, 7, 19, 27 oder 30, bei welchem die Höhe H jeder Kernreihe als 100 mm ≤ H ≤ 235 mm gegeben ist.
Verdampfapparat nach Anspruch 1, 2, 7, 19, 27 oder 30, bei welchem der Kältemittelzuführpfad und der Kältemittelausgabepfad jeweils mehrere Pfade enthalten.
Verdampfapparat nach Anspruch 1, 2, 7, 19, 27 oder 30, bei welchem die Wärmeübertragungsrohre der Kerneinheit der ersten Kernreihe integral mit den Wärmeübertragungsrohren der Kerneinheit der zweiten Kernreihe ausgebildet sind.
Verdampfapparat nach Anspruch 36, bei welchem eine Rippe zwischen die benachbarten Wärmeübertragungsrohre der Kerneinheit gesetzt ist und eine sich entlang der Höhe erstreckende Nut an der Oberfläche der Wärmeübertragungsrohre in Kontakt mit der Rippe ausgebildet ist.
Verdampfapparat nach Anspruch 1, 2, 7, 19, 27 oder 30, anwendbar auf einen Kühlkreis mit einem Innenwärmetauscher.
Verdampfapparat nach Anspruch 1, 2, 7, 19, 27 oder 30, anwendbar auf einen Ejektorpumpenkreis mit einer Ejektorpumpe.
Verdampfapparat nach Anspruch 1, 2, 7, 19, 27 oder 30, anwendbar auf einen Kühlkreis oder einen Ejektorpumpenkreis mit einem Expansionsventil oder einer Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung, die stromauf des Verdampfapparats angeordnet ist.
Verdampfapparat nach Anspruch 1, 2, 7, 19, 27 oder 30, anwendbar auf einen Kühlkreis oder einen Ejektorpumpenkreis mit einer Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung, die stromab des Verdampfapparats angeordnet ist.