DE102006057585A1

DE102006057585A1 - Wärmetauscher und Kältemittelverdampfer

Info

Publication number: DE102006057585A1
Application number: DE200610057585
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Kariya Okumura; Masaaki Kariya Kawakubo
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-12-07
Filing date: 2006-12-06
Publication date: 2007-06-21
Also published as: JP2007155268A; FR2896859A1; ITMI20062357A1

Abstract

Ein funktionaler Abschnitt zum Einstellen einer Verteilung von Kältemittel in der Breitenrichtung ist in einem Umkehrabschnitt T vorgesehen. Infolge dieses Aufbaus ist es dann, wenn ein Wärmetauscher einen Kernabschnitt enthält, der aus Reihen von Wärmetauschrohren 4 aufgebaut ist, und auch obere und untere Tankabschnitte 2, 3 enthält, die an beiden Endabschnitten in der Höhenrichtung des Kerns angeordnet sind und aus einem Element aufgebaut sind, das sich von dem Kernabschnitt unterscheidet, möglich, einen Aufbau bereitzustellen, der zur Aufnahme von hohen Drücken in der Lage ist. Wenn ein funktionaler Abschnitt zum Einstellen einer Verteilung von Kältemittel in der Breitenrichtung in dem Umkehrabschnitt T in den oberen und unteren Tankabschnitten 2, 3 unter der vorstehenden Ausgestaltung angeordnet ist, wird die Ablenkungsstromhysterese an einem vorbestimmten Pfadabschnitt P¶x¶ zurückgesetzt bzw. aufgehoben und Kältemittel wird veranlasst, gleichmäßig in einem angrenzenden Pfad P¶y¶ zu strömen. Alternativ wird das Kältemittel veranlasst, gleichmäßig zu strömen, indem es kompensiert wird, wenn es auf der Ablenkungsstromhysterese bei dem vorbestimmten Pfadabschnitt P¶x¶ überlagert. Infolge des Vorstehenden kann die Wärmeaustauschfähigkeit verbessert werden.

Description

TECHNISCHER BEREICH
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher. Vorzugsweise bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Kältemittelverdampfer zum Verdampfen von Kältemittel in einem Kälteerzeugungskreis. Spezieller bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Sammlertankaufbau eines Kältemittelverdampfers. In diesem Zusammenhang enthält der hier beschriebene Kältemittelverdampfer einen äußeren Wärmetauscher, der in einem Wärmepumpenkreis verwendet wird.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Mit Blick auf die frühere Technik ist ein Wärmetauscher vom gestapelten Typ in der offiziellen Druckschrift von JP-A-2001-108392 offenbart. Dieser Wärmetauscher vom laminierten Typ enthält einen Kern, in welchem eine Mehrzahl von bandförmigen Rohrelementen, deren Anzahl hoch ist, aufeinander gestapelt ist. Jedes Rohrelement enthält zwei Kältemitteldurchtritte, die sich parallel zueinander in der Richtung der Kernhöhe erstrecken. Pfade P1 bis P4, die aus einem vorbestimmten Kältemitteldurchtritt für jede Reihe ausgebildet sind, sind in der Vorderseite und Rückseite und auf der rechten und der linken Seite angeordnet. Zwischen den oberen Endabschnitten des zweiten Pfads P2 und des dritten Pfads P3 ist ein Umkehrabschnitt T vorgesehen.

An einer vorbestimmten Position dieses Umkehrabschnitts T ist ein Überstandsmittel (ein Halbdurchtritt oder ein unterbrochener Durchtritt) vorgesehen, welcher eine Kältemittelströmung hemmt und abtrennt. Wenn das Kältemittel, welches durch den zweiten Pfad P2 hindurchgetreten ist, durch den Umkehrabschnitt T hindurchtritt, wird es gleichmäßig getrennt und strömt in den dritten Pfad P3. Infolge des vorstehenden ist es möglich, eine Erzeugung eines abgelenkten Stroms zu verhindern. Daher ist es möglich, einen Wärmetauscher bereitzustellen, durch welchen eine Kälteerzeugungsfähigkeit verbessert werden kann.

Jedoch können bei dem in der offiziellen Druckschrift von JP-A-2001-108392 offenbarten Wärmetauscher die folgenden Probleme erkannt werden. Der Wärmetauscher, der in der offiziellen Druckschrift von JP-A-2001-108392 offenbart ist, ist vom gestapelten Typ, in welchem eine Mehrzahl von bandförmigen Rohrelementen, deren Anzahl hoch ist, miteinander laminiert ist. Daher ist es dem Wärmetauscher unmöglich, einen hohen Druck in einem superkritischen Kälteerzeugungskreis aufzunehmen, in welchem ein Kältemitteldruck auf der Hochdruckseite im Betrieb auf einen Wert angehoben wird, der nicht niedriger als der kritische Druck ist. Zum Beispiel wird zur Lösung dieses Problems, wenn dieser gestapelte Wärmetauscher derart aufgebaut wird, dass er einen solch hohen Druck aufnehmen kann, die Dicke des Rohrelements vergrößert, was einen Wärmeübertrag in dem Wärmetauscher verschlechtert.

Ferner ist es, um das vorstehend beschriebene Problem des abgelenkten Stroms von Kältemittel zu lindern, nötig, ein Widerstandsmittel zum Abscheiden einer Kältemittelströmung bereitzustellen, wie einen Halbdurchtritt und einen unterbrochenen Durchtritt, die in einigen Stellen anzuordnen sind. Daher wird es nötig, eine Anzahl von Arten von Rohrelementen herzustellen. Ferner muss eine Anordnungsreihenfolge der Anzahl von Arten von Rohrelementen in dem Herstellungsvorgang kontrolliert werden, was Zeit kostet und Arbeit verursacht, wenn der Wärmetauscher hergestellt wird.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung wurde zur Lösung der vorstehenden Probleme der früheren Technik erzielt. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Wärmetauscher und einen Kältemittelverdampfer bereitzustellen, deren Leistungsfähigkeit durch Verbessern eines abgelenkten Stroms von Kältemittel in einem Aufbau zu verbessern, der zur Aufnahme von hohem Druck in der Lage ist.

Um die vorstehende Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung einen Wärmetauscher zum Austausch von Wärme zwischen einem inneren Fluid, welches innen strömt, und einem äußeren Fluid, welches außen strömt, bereit, umfassend:
einen Kernabschnitt, der aus einer Reihe von Rohren gebildet ist, in welchem flache Wärmetauschrohre (4) parallel zueinander in der Dickenrichtung des Rohres angeordnet sind, wobei die Richtung der parallelen Anordnung der Rohre eine Breitenrichtung ist; und
einen oberen und einen unteren Tankabschnitt (2, 3), die aus einem Element gebildet sind, das sich von dem Kernabschnitt unterscheidet, und an beiden Endabschnitten in der Höhenrichtung des Kernabschnitts angeordnet sind, wobei
ein Strömungsdurchtritt des inneren Fluids in solch einer Weise aufgebaut ist, dass eine erste Rohrreihe (1L) und eine zweite Rohrreihe (2L) parallel zueinander zumindest in der Dickenrichtung des Kernabschnitts zwischen einem Fluideinlassabschnitt (6a) und einem Fluidauslassabschnitt (6b) angeordnet sind,
Pfadabschnitt (P_x, P_y), die an einer vorbestimmten Rohrreihe für jede Rohrreihe ausgebildet sind, parallel zueinander in der Dickenrichtung des Kernabschnitts angeordnet sind,
ein Umkehrabschnitt (T) in dem oberen und dem unteren Tankabschnitt (2, 3) zwischen einem vorbestimmten Pfadabschnitt (P_x) und einem Pfadabschnitt (P_y) benachbart zu dem Pfadabschnitt (P_x) in der Dickenrichtung des Kernabschnitts vorgesehen ist,
Fluid, welches durch den vorbestimmten Pfadabschnitt (P_x) hindurchgetreten ist, durch den Umkehrabschnitt (T) hindurchtritt und in den benachbarten Pfadabschnitt (P_y) einströmt, und wobei
ein funktionaler Abschnitt zum Einstellen einer Verteilung des Fluids in der Breitenrichtung in dem Umkehrabschnitt (T) vorgesehen ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält der Wärmetauscher einen Kernabschnitt, der aus Reihen von den Wärmetauschrohren (4) aufgebaut ist; und einen oberen und einen unteren Tankabschnitt (2, 3), der an beiden Endabschnitten in der Höhenrichtung des Kernabschnitts angeordnet ist, das aus einem sich von dem Kernabschnitt unterscheidenden Element ausgebildet ist. Daher kann der Wärmetauscher einen hohen Druck aufnehmen.

In dem vorstehenden Aufbau wird, wenn der Wärmetauscher einen funktionalen Abschnitt zum Einstellen einer Verteilung von Fluid in der Breitenrichtung aufweist, der in dem Umkehrabschnitt (T) in dem oberen und dem unteren Tankabschnitt (2, 3) angeordnet ist, die Ablenkungsstromhysterese in einem vorbestimmten Pfadabschnitt (P_x) zurückgesetzt bzw. aufgehoben und Fluid wird veranlasst, gleichmäßig zu dem angrenzenden Pfadabschnitt (P_y) zu strömen. Alternativ kann, wenn Fluid veranlasst wird, so zu strömen, dass die Strömung angeglichen bzw. vergleichmäßigt werden kann, indem sie kompensiert wird, wenn die Strömung auf der Hysterese des abgelenkten Stromes in einem vorbestimmten Pfadabschnitt (P_x) überlagert, die Wärmetauschfähigkeit verbessert werden.

In der vorliegenden Erfindung wird ein Kommunikationsverbindungsabschnitt zwischen beiden Pfadabschnitten (P_x, P_y), die in dem Umkehrabschnitt (T) vorgesehen sind, als ein funktionaler Abschnitt zum Einstellen einer Verteilung des Fluids in der Breitenrichtung verwendet, und ein Strömungswiderstand wird durch einen Kommunikationsverbindungsbereich des Kommunikationsverbindungsabschnitts und durch eine Kommunikationsverbindungsposition eingestellt. Gemäß dieser Erfindung kann, wenn ein Strömungswiderstand in jedem Abschnitt des Kommuni kationsverbindungsabschnitts eingestellt wird, eine Kältemittelverteilung relativ einfach eingestellt werden.

In der vorliegenden Erfindung enthalten der obere und der untere Tankabschnitt (2, 3):
eine Sammlerplatte (10) zum Anschluss von zumindest den Wärmetauschrohren (4);
eine einen Raum ausbildende Platte (11) mit Raumöffnungen (11a) in der Dickenrichtung zum Sammeln und Verteilen von Fluid entsprechend den Wärmetauschrohren (4); und
eine Tanksammlerplatte (13) mit Tankabschnitten (13a bis 13d), die mit den Raumöffnungen (11a) entsprechend der ersten und der zweiten Rohrreihe (1L, 2L) kommunizierend verbunden sind, wobei
die Sammlerplatte (10), die Raum ausbildende Platte (11) und die Tanksammlerplatte (13) aufeinander gestapelt sind, und wobei
eine vordere und eine hintere Kommunikationsverbindungsraumöffnung (11b), durch welche die Raumöffnungen (11a), die einander in der Dickenrichtung benachbart sind, miteinander verbunden werden, als ein Kommunikationsverbindungsabschnitt in einem Abschnitt vorgesehen ist, der dem Umkehrabschnitt (T) auf der Raum ausbildenden Platte (11) entspricht.

Gemäß dieser Erfindung werden selbst wenn ein breiter Kommunikationsverbindungsabschnitt gewählt wird, eine Mehrzahl von Kommunikationsverbindungsraumöffnungen (11b) ausgebildet, die an Positionen verteilt sind, die den Wärmetauschrohren (4) entsprechen. Daher kann die Druckdichte sichergestellt werden. Ob die Raumöffnungen (11a), die auf der Raum ausbildenden Platte (11) ausgebildet werden, miteinander verbunden sind, kann einfach entschieden und die Prüfung in dem Herstellungsvorgang durchgeführt werden. Daher können die Herstellungskosten reduziert werden.

In der vorliegenden Erfindung enthalten der obere und der untere Tankabschnitt (2, 3):
eine Sammlerplatte (10) zum Anschluss von zumindest den Wärmetauschrohren (4); und
eine Tanksammlerplatte (13) mit Tankabschnitten (13a bis 13d) entsprechend der ersten und der zweiten Rohrreihe (1L, 2L), wobei
die Sammlerplatte (10) und die Tanksammlerplatte (13) aufeinander gestapelt sind,
einen Raum (11a) zum Sammeln und Verteilen von Fluid in den Wärmetauschrohren (4), während die Tankabschnitte (13a bis 13g) kommunizierend verbunden sind zwischen der Sammlerplatte (10) und der Tanksammlerplatte (13) ausgebildet ist, und wobei
ein vorderer und ein hinterer Kommunikationsverbindungsraum (11b) zum Verbinden mit dem Raum (11a) benachbart in der Dickenrichtung als ein Kommunikationsverbindungsabschnitt in einem Abschnitt entsprechend dem Umkehrabschnitt (T) ausgebildet ist.

In der vorstehend beschriebenen Erfindung sind der Raum (11a) und der vordere und der hintere Kommunikationsverbindungsraum (11b), welcher durch die Raum ausbildende Platte (11) ausgebildet sind, aus einer Sammlerplatte (10) oder einer Tanksammlerplatte (13) mittels Pressformen ausgebildet. Gemäß dieser Erfindung ist es unnötig, die Raum ausbildende Platte (11) vorzusehen. Daher kann der Aufbau vereinfacht werden und die Herstellung einfach durchgeführt werden. Demgemäß kann eine Erhöhung der Herstellungskosten vermieden werden.

In der vorliegenden Erfindung ist eine Form des Tankabschnitts (13a bis 13d) in der Größenrelation H ≥ W ausgebildet, wobei eine innere Größe in der Höhenrichtung H ist und eine innere Breite in der Dickenrichtung W ist. Gemäß dieser Erfindung ist es möglich, die Druckdichte der Tankabschnitte (13a bis 13d) zu verbessern.

In der vorliegenden Erfindung sind der Kommunikationsverbindungsabschnitt ein vorderer und ein hinterer Kommunikationsverbindungsraum (11b), in welchem die angrenzenden Räume (11a) miteinander verbunden sind, und es ist ein Drossel abschnitt (11f) in dem vorderen und dem hinteren Kommunikationsverbindungsraum (11b) vorgesehen.

Gemäß dieser Erfindung ist es, selbst wenn ein Drosselabschnitt (11f) gleichmäßig in jedem vorderen und hinteren Kommunikationsverbindungsraum (11b) vorgesehen ist, möglich, einen funktionalen Abschnitt auszubilden, in welchem die Ablenkungsstromhysterese in einem vorbestimmten Pfadabschnitt (P_x) zurückgesetzt bzw. aufgehoben ist, um so zu veranlassen, dass der Kältemittelstrom gleichmäßig zu dem angrenzenden Pfadabschnitt (P_y) strömt.

In der vorliegenden Erfindung ist ein vorderer und ein hinterer Kommunikationsverbindungsraum (11b) zum Verbinden der Räume (11a), die einander in der Dickenrichtung benachbart sind, nur in einem vorbestimmten Abschnitt in der Breitenrichtung als der Kommunikationsverbindungsabschnitt vorgesehen.

Gemäß dieser Erfindung kann, wie beispielsweise in 6 gezeigt ist, ein Widerstandsabschnitt in solch einer Weise hergestellt werden, dass der vordere und der hintere Kommunikationsverbindungsraum (11b) auf einer Seite in einem vorbestimmten Pfadabschnitt (P2 in dem in 6 gezeigten Beispiel) vorgesehen ist, in welchem eine kleine Menge von Fluid strömt, und der vordere und der hintere Kommunikationsverbindungsraum (11b) nicht auf einer Seite vorgesehen ist, auf welcher eine große Menge von Fluid strömt. Infolge des vorstehenden tritt Fluid durch den vorderen und hinteren Kommunikationsverbindungsraum (11b) in einen vorbestimmten Abschnitt und wird zu dem angrenzenden Pfadabschnitt (P3 in dem in 6 gezeigten Beispiel) verteilt. Daher ist es möglich, eine Fluidverteilung zu dem angrenzenden Pfadabschnitt einzustellen.

In der vorliegenden Erfindung ist ein Drosselabschnitt (11f) in einigen vorderen und hinteren Kommunikationsverbindungsräumen (11b) vorgesehen. Gemäß dieser Erfindung kann, wenn nur der Kommunikationsverbindungsabschnitt und der Widerstandsabschnitt angeordnet sind, eine feine Verteilung des Strömungswiderstands gewählt werden. Daher kann eine Fluidverteilung fein eingestellt werden.

In der vorliegenden Erfindung ist ein Strömungsbereich des Drosselabschnitts (11f) kleiner als ein Strömungsbereich von jedem Wärmeaustauschrohr (4). Gemäß dieser Erfindung ist es möglich, einen drosselnden Effekt darzustellen.

In der vorliegenden Erfindung ist ein Kommunikationsverbindungsdurchtritt (11g) zum Verbinden des vorderen und hinteren Kommunikationsverbindungsraums (11b) vorgesehen. Gemäß dieser Erfindung ist es möglich, einen Strömungswiderstand im Vergleich zu dem vorderen und dem hinteren Kommunikationsverbindungsraum (11b) zum Verbinden der Räume (11a), welche einander in der Dickenrichtung benachbart sind, zu reduzieren. Wenn eine Anordnung des Kommunikationsdurchtritts (11g) enthalten ist, wird es möglich, eine feinere Strömungswiderstandsverteilung zu wählen. Daher kann eine Fluidverteilung fein eingestellt werden.

In der vorliegenden Erfindung sind, wenn eine Mehrzahl von Räumen (11a) und vorderen und hinteren Kommunikationsverbindungsräumen (11b) miteinander entsprechend dem vorbestimmten Pfadabschnitt (P_x) verbunden sind, der angrenzende Pfadabschnitt (P_y) und der Kommunikationsverbindungsabschnitt derart, dass sie einen verbindenden Raum (11d) und einen verbindenden vorderen und hinteren Kommunikationsverbindungsraum (11e) bilden.

Gemäß dieser Erfindung ist es möglich, die Formen der Sammlerplatte (10), der Raum ausbildenden Platte (11) und der Tanksammlerplatte (13) zu vereinfachen, welche diese Räume ausbilden. Daher können die Herstellungskosten reduziert werden. Wenn die Raum ausbildende Platte (11) verwendet wird, kann das Gewicht reduziert werden.

In der vorliegenden Erfindung sind [können] Tankabschnitte (13a bis 13d) auf der Tanksammlerplatte (13) weggelassen [werden]. Gemäß dieser Erfindung sind der verbindende Raum (11d) und der verbindende vordere und hintere Raum (11e) aufgebaut, wenn eine Mehrzahl von Räumen (11a) und der vorderen und hinteren Kommunikationsverbindungsräume (11b) verbunden sind. Daher ist es möglich, eine Funktion des Tankabschnitts zu erfüllen. Demgemäß ist es möglich, die Tankabschnitte (13a bis 13d), die [sonst] auf der Tanksammlerplatte (13) sind, wegzulassen.

Infolge des vorstehenden können die oberen und unteren Tankabschnitte (2, 3) kompakt hergestellt werden. Ferner ist es möglich, eine Menge von Material zu reduzieren und einen Herstellungsprozess zur Herstellung der Tanksammlerplatte (13) zu verkürzen. Demgemäß ist es nicht nötig, einen Separator zum Abtrennen des Inneren des Tanks bereitzustellen. Es ist ebenso unnötig, ein Dichtungselement (9) bereitzustellen, das für eine Kappe zum Abdichten des Tankendes verwendet wird. Daher kann der Wärmetauscher einfach hergestellt werden, und die Herstellungskosten können reduziert werden.

In der vorliegenden Erfindung wird, wenn der Umkehrabschnitt (T) in dem oberseitigen Tankabschnitt (2) angeordnet ist, ein Strömungswiderstand des Kommunikationsverbindungsabschnitts so eingestellt, dass ein Strömungswiderstand auf der Seite nahe dem stromaufwärtsseitigen Pfadabschnitt des vorbestimmten Pfadabschnitts (P_x) reduziert werden kann.

16 ist eine perspektivische schematische Darstellung, die eine Kältemittelströmung in einem herkömmlichen Kältemittelverdampfer 1 zeigt, welcher in vier Abschnitte unterteilt ist, enthaltend den vorderen Abschnitt, den hinteren Abschnitt, den rechten Abschnitt und den linken Abschnitt. In diesem Aufbau strömt in den unteren Tanks B1 und B2 eine große Kältemittelmenge von dem Einlass zu der inneren Seite infolge einer Trägheitskraft des strömenden Kältemittels. Daher strömt in dem Pfadabschnitt P2 eine große Kältemittelmenge in das Wärmeaustauschrohr, das sich auf der inneren Seite befindet. Während diese Hysterese der Kältemittelströmung in dem oberseitigen Tankabschnitt T aufrechterhalten wird, strömt das Kältemittel von dem Tank C1 zu dem Tank C2. Daher strömt in dem angrenzenden Pfadabschnitt P3 auf der stromabwärtigen Seite eine große Menge von Kältemittel in das Wärmetauschrohr auf der gleichen Seite. Demgemäß ist die Verteilung der Kältemittelströmung nicht gut.

Daher wird in dem Fall, in welchem der Umkehrabschnitt (T) in dem oberseitigen Tankabschnitt (2) angeordnet ist, ein Strömungswiderstand des kommunizierenden Verbindungsabschnitts derart eingestellt, dass ein Strömungswiderstand auf der Seite nahe des stromaufwärtsseitigen Pfadabschnitts (P1 in dem in 16 gezeigten Beispiel) des vorbestimmten Pfadabschnitts (P2 in dem in 16 gezeigten Beispiel) reduziert werden kann. Gemäß dieser Erfindung kann die Hysterese des abgelenkten Stroms, der in dem vorbestimmten Pfad (P_x) strömt, beseitigt werden und das Fluid kann gleichmäßig in den angrenzenden Pfadabschnitt (P_y) verteilt werden.

In der vorliegenden Erfindung wird, wenn der Umkehrabschnitt (T) in dem unterseitigen Tankabschnitt (3) vorgesehen wird, ein Strömungswiderstand des Kommunikationsverbindungsabschnitts so eingestellt, dass ein Strömungswiderstand auf der von dem stromaufwärtsseitigen Pfadabschnitt des vorbestimmten Pfadabschnitts (P_x) entfernten Seite reduziert werden kann.

17 ist eine perspektivische schematische Darstellung, die eine Strömung von Kältemittel in einem herkömmlichen Kältemittelverdampfer 1 zeigt, welcher in sechs Abschnitte unterteilt ist, enthaltend den vorderen Abschnitt, den hinteren Abschnitt, den rechten Abschnitt und den linken Abschnitt. In diesem Aufbau strömt in den oberseitigen Tanks C1 und C2 eine große Kältemittelmenge auf die Einlassseite infolge des Einflusses von Schwerkraft. Daher strömt in dem Pfadabschnitt P3 eine große Kältemittelmenge in die Wärmetauschrohre auf der Einlassseite. Während diese Hysterese in dem unterseitigen Umkehrabschnitt T aufrechterhalten wird, strömt Kältemittel von dem Tank D1 zu dem Tank D2. Daher strömt in dem angrenzenden Pfadabschnitt P4 auf der stromabwärtigen Seite eine große Kältemittelmenge in die Wärmetauschrohre auf der gleichen Seite. Demgemäß ist die Verteilung der Kältemittelströmung nicht gut.

Daher wird in dem Fall, in welchem der Umkehrabschnitt (T) in dem unterseitigen Tankabschnitt (3) vorgesehen wird, ein Strömungswiderstand des Kommunikationsverbindungsabschnitts derart eingestellt, dass ein Strömungswiderstand auf der von dem stromaufwärtsseitigen Pfadabschnitt (P2 in dem in 17 gezeigten Beispiel) des vorbestimmten Pfadabschnitts (P3 in dem in 17 gezeigten Beispiel) entfernten Seite reduziert werden kann. Gemäß dieser Erfindung kann die Hysterese des abgelenkten Stroms, der in dem vorbestimmten Pfad (P_x) strömt, aufgehoben werden und das Fluid kann gleichmäßig in den angrenzenden Pfadabschnitt (P_y) verteilt werden. In diesem Zusammenhang entsprechen Bezugsziffern, welche zu 16 und 17 nicht erläutert wurden, [denen] einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die später beschrieben wird.

In der vorliegenden Erfindung wird der Kältemittelverdampfer, der vorstehend beschrieben wurde, zum Verdampfen von Kältemittel in einem Dampfkompressionstyp-Kälteerzeugungskreis verwendet. Gemäß dieser Erfindung wird der Wärmetauscher der vorliegenden Erfindung auf einen Kältemittelverdampfer angewandt, und der funktionale Abschnitt zum Einstellen einer Verteilung von Kältemittel in der Breitenrichtung ist in dem Umkehrabschnitt (T) in den oberen und unteren Tankabschnitten (2, 3) angeordnet. Infolge des vorstehenden wird die Ablenkungsstromhysterese in dem vorbestimmten Pfadabschnitt (P_x) zurückgesetzt bzw. aufgehoben und das Kältemittel veranlasst, gleichmäßig zu dem angrenzenden Pfadabschnitt (P_y) zu strömen. Alternativ wird das Kältemittel veranlasst so zu strömen, dass das Kältemittel angeglichen bzw. vergleichmäßigt wird, indem es kompensiert wird, wenn es auf der Ablenkungsstromhysterese in dem vorbestimmten Pfadabschnitt (P_x) überlagert wird. Auf diese Weise kann die Wärmetauschfähigkeit verbessert werden.

In der vorliegenden Erfindung ist das für den Dampfkompressionstyp-Kälteerzeugungskreis verwendete Kältemittel Kohlendioxid (CO₂). Gemäß dieser Erfindung kann, wenn Kohlendioxid (CO₂)-Kältemittel verwendet wird, der Wärmetauscher der Erfindung vorzugsweise auf eine Kälteerzeugungseinrichtung angewandt werden, in welcher das Kältemittel auf einen hohen Druck in einem superkritischen Kälteerzeugungskreis komprimiert wird. In diesem Zusammenhang zeigen Bezugsziffern (in Klammern) jedes Mittels ein Beispiel der entsprechenden Verwandtschaft zu den spezifischen Mitteln, die in der später beschriebenen Ausführungsform beschrieben sind.

Die vorliegende Erfindung kann aus der Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung, wie sie nachfolgend ausgeführt wird, zusammen mit den begleitenden Zeichnungen vollständiger verstanden werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Ansicht, die einen Kältemittelverdampfer 1 zeigt, der ein Wärmetauscher einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, wobei 1(a) eine Gesamtperspektivansicht ist und 1(b) eine vergrößerte Teilperspektivansicht eines Kernabschnitts ist.
2 ist eine Perspektivansicht, die einen Überblick eines Kältemitteldurchtrittaufbaus eines Kältemittelverdampfers 1 einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von vierfach aufgeteilter Art zeigt, der in Vorderseite, Rückseite, rechts und links unterteilt ist.
3 ist eine Explosionsperspektivansicht, die einen Aufbau des Kältemittelverdampfers 1 zeigt, der in 1 und 2 gezeigt ist.
4 ist eine Draufsicht, die eine einen oberseitigen Raum ausbildende Platte 11 zeigt, die in 3 gezeigt ist.
5 ist eine Querschnittsansicht, die einen oberseitigen Tankabschnitt 2 des Kältemittelverdampfers 1 der ersten Ausführungsform zeigt, wobei 5(a) eine Querschnittsansicht eines Kommunikationsverbindungsabschnitts ist und 5(b) eine Querschnittsansicht ist, die einen Widerstandsabschnitt zeigt.
6 ist eine Teilperspektivansicht des Kältemittelverdampfers 1 und zeigt eine Strömung von Kältemittel von dem zweiten Pfadabschnitt P2 zu dem dritten Pfadabschnitt P3 über den Umkehrabschnitt T des oberseitigen Tankabschnitts 2.
7 ist eine Perspektivansicht, die einen Überblick eines Kältemitteldurchtrittaufbaus des Kältemittelverdampfers 1 einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vom sechsfach unterteilten Typ ist, der in Vorderseite, Rückseite, rechts und links unterteilt ist.
8 ist eine Draufsicht, die eine unterseitige Raum ausbildende Platte 11 in dem Fall des in 7 gezeigten, sechsfach unterteilten Typs, der in Vorderseite, Rückseite, rechts und links unterteilt ist.
9 ist eine Querschnittsansicht, die einen oberseitigen Tankabschnitt 2 in einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei 9(a) eine Querschnittsansicht eines Kommunikationsverbindungsabschnitts ist, und 9(b) eine Querschnittsansicht eines Widerstandsabschnitts ist.
10 ist eine Querschnittsansicht, die einen oberseitigen Tankabschnitt 2 in der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei 10(a) eine Querschnittsansicht eines Kommunikationsverbindungsabschnitts ist, und 10(b) eine Querschnittsansicht eines Widerstandsabschnitts ist.
11 ist eine Draufsicht, die eine einen oberseitigen Raum ausbildende Platte 11 in einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
12(a) und 12(b) sind vergrößerte Teilperspektivansichten, die eine einen oberseitige Raum ausbildende Platte 11 in einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
13 ist eine Draufsicht, die eine einen oberseitigen Raum ausbildende Platte 11 in einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
14 ist eine Draufsicht, die eine einen oberseitigen Raum ausbildende Platte 11 in einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
15 ist eine Querschnittsansicht, die einen oberseitigen Tankabschnitt 2 in einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei 15(a) eine Querschnittsansicht eines Kommunikationsverbindungsabschnitts ist, und 15(b) eine Querschnittsansicht eines Widerstandsabschnitts ist.
16 ist eine perspektivische, schematische Darstellung, die eine Kältemittelströmung in einem herkömmlichen Kältemittelverdampfer 1 des Vierfach-Unterteilungstyps ist, der in die Vorderseite, die Rückseite, rechts und links unterteilt ist.
17 ist eine perspektivische, schematische Darstellung, die eine Kältemittelströmung in einem herkömmlichen Kältemittelverdampfer 1 des Sechsfach-Unterteilungstyps ist, der in die Vorderseite, die Rückseite, rechts und links unterteilt ist.
BESTE AUSFÜHRUNGSART DER ERFINDUNG
(ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM)
Bezugnehmend auf die beigefügten 1 bis 6 wird die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nachfolgend im Detail erläutert. Zunächst ist 1 eine Ansicht, die einen Kältemittelverdampfer 1 zeigt, der ein Wärmetauscher der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist. 1(a) ist eine Gesamtperspektivansicht und 1(b) ist eine vergrößerte Teilansicht, die einen Kernabschnitt zeigt. 2 ist eine Perspektivansicht, die einen Überblick eines Kältemitteldurchtrittaufbaus eines Kältemittelverdampfers 1 des Viertach-Unterteilungstyps der ersten Ausführungsform der Erfindung ist, der in Vorderseite, Rückseite, rechts und links unterteilt ist.
Wie in 2 gezeigt ist, zeigt die vorliegende Ausführungsform einen Kältemittelverdampfer 1, dessen Kernabschnitt in vier Abschnitte, Vorderseite, Rückseite, rechts und links, unterteilt ist. In dieser Ausführungsform wird Kohlendioxid (CO₂)-Kältemittel als ein inneres Fluid verwendet. Der Kältemittelverdampfer 1 der vorliegenden Erfindung wird auf ein Beispiel angewandt, in welchem ein superkritischer Kälteerzeugungskreis, der mit Kältemitteldruck auf der Hochdruckseite arbeitet, der auf einen Wert nicht kleiner als der kritische Druck angehoben ist, verwendet wird.
Das CO₂-Kältemittel, dessen Druck durch ein Dekomprimierungsmittel, wie ein Expansionsventil, nicht gezeigt, reduziert wurde, das auf der stromaufwärtigen Seite der Kältemittelströmung angeordnet ist, strömt in den Kältemittelverdampfer 1. Wenn Wärme zwischen dem CO₂-Kältemittel und der Luft ausgetauscht wird, welche ein äußeres Fluid des Kältemittelverdampfers 1 ist, wird das CO₂-Kältemittel verdampft und das somit verdampfte Kältemittel strömt zu der stromabwärtigen Seite aus. In diesem Fall kann der Wärmetauscher ein äußerer Wärmetauscher in dem Wärmepumpenkreislauf sein. In dieser Beschreibung wird die vordere und hintere Richtung als eine Richtung einer Luftströmung definiert. Die luvwärtige Seite wird als eine vordere Seite bezeichnet, und die leewärtige Seite wird als eine hintere Seite bezeichnet. Daher entsprechen die luvwärtige Seite und die leewärtige Seite der Dickenrichtung des Kerns. Die rechte und linke Richtung ist die Stapelungsrichtung der Stapelung in der horizontalen Richtung einer Mehrzahl von Wärmeaustauschrohren 4, welche in der vertikalen Richtung (in der Höhenrichtung) angeordnet sind. Daher ist die rechte und linke Richtung die Breitenrichtung des Kerns.
Der oberseitige Tankabschnitt 2 enthält: einen stromaufwärtsseitigen Tankabschnitt 13a; und einen stromabwärtsseitigen Tankabschnitt 13d, wobei der stromaufwärtsseitige Tankabschnitt 13a und der stromabwärtsseitige Tankabschnitt 13d miteinander in einem Körper integriert sind. Der unterseitige Tankabschnitt 3 enthält: einen stromaufwärtsseitigen Tankabschnitt 13b; und einen stromabwärtsseitigen Tankabschnitt 13c, wobei der stromaufwärtsseitige Tankabschnitt 13b und der stromabwärtsseitige Tankabschnitt 13c miteinander in einem Körper integriert sind. Zwischen den stromaufwärtsseitigen Tankabschnitten 13a und 13b ist die erste Rohrreihe 1L, welche zu dem ersten und zweiten Pfadabschnitt P1, P2 wird, angeordnet. Zwischen den stromabwärtsseitigen Tankabschnitten 13c und 13d ist die zweite Rohrreihe 2L, welche zu dem dritten und vierten Pfadabschnitt P3, P4 wird, angeordnet. Das heißt, dieser Kältemittelverdampfer ist vom Mehrfachströmungs (MF = multiple flow)-Typ.
Wie in 2 gezeigt ist, wird das Kältemittel, welches in dem Kältemitteleinlassabschnitt 6a des Anschlussblocks 6 eingeleitet wurde, in den ersten Pfadabschnitt P1 des Kernabschnitts von dem Tankabschnitt A eingeleitet und verteilt, der in dem stromaufwärtsseitigen Tankabschnitt 13a ausgebildet ist. Dann strömt das somit eingeleitete Kältemittel nach unten und wird in dem Tankabschnitt B1 gesammelt, der in dem stromaufwärtsseitigen Tankabschnitt 13b des unterseitigen Tankabschnitts 3 ausgebildet ist. Dann strömt das Kältemittel in den stromabwärtsseitigen Tankabschnitt B2. Auf die gleiche Weise strömt das Kältemittel in der Reihenfolge Tankabschnitt B2 → zweiter Pfadabschnitt P2 → Tankabschnitt C1 → Tankabschnitt C2 → dritter Pfadabschnitt P3 → Tankabschnitt D1 → Tankabschnitt D2 → vierter Pfadabschnitt P4 → Tankabschnitt E. Nachdem das Kältemittel auf diese Weise geströmt ist, strömt es aus dem Kältemittelauslassabschnitt 6b des Anschlussblocks 6 aus.
Der Kernabschnitt enthält Rohrreihen, in welchen flache Wärmeaustauschrohre 4 parallel zueinander in der Dickenrichtung des Rohres 4 angeordnet sind. Wie in 1(b) gezeigt ist, ist in jeder Lücke, die zwischen der ersten Rohrreihe 1L und der zweiten Rohrreihe 2L ausgebildet wird, eine gewellte Lamelle (eine Wärmetauschlamelle) 5 angeordnet. In dem in 2 gezeigten Aufbau werden der erste Pfadabschnitt P1 und der zweite Pfadabschnitt P2 ein rückseitiger (ein leeseitiger) Kernabschnitt, und der dritte Pfadabschnitt P3 und der vierte Pfadabschnitt P4 werden ein vorderseitiger (ein luvseitiger) Kernabschnitt. In dem ersten Pfadabschnitt P1 und dem dritten Pfadabschnitt P3 werden ein absteigender Strom, und der zweite Pfadabschnitt P2 und der vierte Pfadabschnitt P4 werden ein aufstei gender Strom. Auf diese Weise kann ein querströmender entgegengesetzter Strom geschaffen werden. Der somit geschaffene querströmende entgegengesetzte Strom ist zur Verbesserung der Leistungsfähigkeit und Angleichung der Temperaturverteilung vorteilhaft.
3 ist eine Explosionsperspektivansicht, die einen Aufbau des in 1 und 2 gezeigten Kältemittelverdampfers 1 zeigt. Wie in 3 gezeigt ist, enthält der obere Tankabschnitt 2 dieses Wärmetauschers: eine Sammlerplatte 10; eine Raum ausbildende Platte 11; ein Dichtungselement 9; und eine Tanksammlerplatte 13, wobei diese Komponenten aufeinander auf den Reihen der Wärmetauschrohre 4 des Kernabschnitts gestapelt sind. In diesem Zusammenhang werden beide Seiten in der Stapelungsrichtung des Kernabschnitts durch die Seitenplatten 7 gehalten, wie in 1 gezeigt ist.
Die Sammlerplatte 10 wird mittels Pressformen wie folgt aufgebaut. Auf der Sammlerplatte 10 werden zwei Reihen der Rohröffnungen 10a, in welche Endabschnitte der Wärmetauschrohre 4 eingesetzt und angeschlossen werden, in der Dickenrichtung (der Vorwärts- und Rückwärtsrichtung) ausgebildet. Ferner werden Klinkenabschnitte 10b zum Verstemmen in beiden Endabschnitten der Sammlerplatte 10 in der Dickenrichtung ausgebildet. Die Klinkenabschnitte 10b zum Verstemmen werden zum Fixieren des gesamten Tankabschnitts mittels Verstemmen nach der Vervollständigung des Stapelns verwendet, wie in 5(a) gezeigt ist.
Auf der Raum ausbildenden Platte 11 sind zwei Reihen von Raumöffnungen 11a, welche das Kältemittel sammeln und verteilen, in der Dickenrichtung mittels Pressformen entsprechend den Wärmetauschrohren 4 ausgebildet. In diesem Zusammenhang ist ein durch die Bezugsziffer 11b in 3 bezeichneter Abschnitt der charakteristische Abschnitt der vorliegenden Erfindung. Daher wird der durch die Bezugsziffer 11b bezeichnete Abschnitt später erläutert. Die Tanksammlerplatte 13 wird durch ein Plattenelement mittels Pressformen ausgebildet, so dass ein stromaufwärtsseitiger Tankabschnitt 13a und ein stromabwärtsseitiger Tankab schnitt 13b in der Dickenrichtung auf der Tanksammlerplatte 13 ausgebildet werden können.
In diesem Zusammenhang werden die Formen der Tankabschnitte 13a bis 13d betreffend ein Größenverhältnis H ≥ W aufrechterhalten, wobei H eine Innengröße in der Höhenrichtung ist und W eine Innenbreite in der Dickenrichtung ist, wie in 5(a) gezeigt ist. Das Abdichtelement 9 ist als eine Abtrenneinrichtung zum Unterteilen des Inneren des Tankabschnitts 13a, 13d und als eine Kappe zum Schließen eines Tankendabschnitts angeordnet.
In diesem Zusammenhang enthält in der gleichen Weise wie der des oberseitigen Tankabschnitts 2 der untere Tankabschnitt 3 dieses Wärmetauschers: eine Sammlerplatte 10; eine Raum ausbildende Platte 11; ein Dichtelement 9; und eine Tanksammlerplatte 13, wobei diese Komponenten aufeinander auf den Reihen der Wärmetauschrohre 4 des Kernabschnitts gestapelt sind. Alle diese Teile sind aus Aluminium hergestellt. Zu verbindende Oberflächen werden mit Lötmittel beschichtet. Nachdem diese Teil gestapelt und vorübergehend aneinander durch die Verstemmabschnitte 10b auf der Sammlerplatte 10 fixiert sind, werden diese in einem Heizofen verlötet, um so in einen Körper miteinander verbunden zu sein.
Als nächstes wird nachfolgend ein Aufbau des charakteristischen Abschnitts der vorliegenden Erfindung erläutert. 4 ist eine Draufsicht, die eine oberseitige Raum ausbildende Platte 11 zeigt, die in 3 gezeigt ist. In dieser Ausführungsform ist der Umkehrabschnitt T in dem oberseitigen Tankabschnitt 2 vorgesehen. Genauer ist in einem dem Umkehrabschnitt T auf der oberseitigen Raum ausbildenden Platte 11 entsprechenden Abschnitt die Kommunikationsverbindungsraumöffnung 11b ausgebildet, welche die Raumöffnungen 11a verbindet, welche einander in der Dickenrichtung benachbart sind, als ein Kommunikationsverbindungsabschnitt zwischen den Pfadabschnitten.
In der vorliegenden Erfindung ist der funktionale Abschnitt zur Einstellung einer Verteilung des Kältemittels in der Breitenrichtung des Pfadabschnitts in dem Um kehrabschnitt T angeordnet. Der funktionale Abschnitt stellt einen Strömungswiderstand wie folgt ein. Unter Verwendung des Kommunikationsverbindungsabschnitts 11b zwischen beiden Pfadabschnitten (P2 und P3 in der vorliegenden Ausführungsform), die in dem Umkehrabschnitt T vorgesehene sind, wird der Strömungswiderstand durch die kommunizierend verbindende Position in diesem kommunizierend verbindenden Abschnitt 11b eingestellt. Genauer stellt in der vorliegenden Ausführungsform der Kommunikationsverbindungsabschnitt 11b einen Strömungswiderstand so ein, dass ein Strömungswiderstand auf der Seite nahe des stromaufwärtigen Pfadabschnitts (P1 in der vorliegenden Ausführungsform) eines vorbestimmten Pfadabschnitts (P2 in der vorliegenden Ausführungsform) reduziert werden kann. Die vordere und die hintere Kommunikationsverbindungsöffnung 11b ist nur auf der Seite nahe dem Pfadabschnitt P1 in der Breitenrichtung des Umkehrabschnitts T vorgesehen. Infolge des vorstehenden wird, wie in 4 gezeigt ist, die Seite, auf welcher die vordere und die hintere Kommunikationsverbindungs- Raumöffnung 11b nicht in der Breitenrichtung des Umkehrabschnitts T vorgesehen ist, ein durch den Unterteilungsabschnitt 11c zwischen den Raumöffnungen 11a unterbrochener Abschnitt. Daher wird dieser ein Widerstandsabschnitt in der Kältemittelströmung.
5 ist eine Querschnittsansicht, die einen oberseitigen Tankabschnitt 2 des Kältemittelverdampfers 1 der ersten Ausführungsform zeigt, wobei 5(a) eine Querschnittsansicht eines kommunizierend verbindenden Abschnitts ist, und 5(b) eine Querschnittsansicht ist, die einen Widerstandsabschnitt zeigt. 6 ist eine perspektivische Teilansicht des Kältemittelverdampfers 1, die eine Strömung von Kältemittel von dem zweiten Pfadabschnitt P2 zu dem dritten Pfadabschnitt P3 über den Umkehrabschnitt T des oberseitigen Tankabschnitts 2 zeigt.
Wie aus diesen Zeichnungen gesehen werden kann, strömt in dem kommunizierend verbindenden Abschnitt das Kältemittel von der Seite des Tankabschnitts C1 zu der Seite des Tankabschnitts C2, während der Strömungswiderstand durch die vordere und die hintere Kommunikationsverbindungsraumöffnung 11b niedrig gehalten wird. Andererseits wird der Widerstandsabschnitt zu einem durch den Unterteilungsabschnitt 11c zwischen den Raumöffnungen 11a unterbrochenen Abschnitt gemacht. Daher erhöht sich der Strömungswiderstand, wenn das Kältemittel von dem Tankabschnitt C1 zu dem Tankabschnitt C2 strömt, während das Kältemittel rund um die vordere und die hintere Kommunikationsverbindungsraumöffnung 11b strömt.
Als nächstes wird nachfolgend die Eigenschaft und der Vorteil der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Zunächst ist der funktionale Abschnitt zur Einstellung einer Verteilung von Kältemittel in der Breitenrichtung in dem Umkehrabschnitt T vorgesehen. Wenn der Wärmetauscher enthält: einen Kernabschnitt mit Reihen von Wärmetauschrohren 4; und oberen und unteren Tankabschnitten 2, 3, welche aus Elementen gebildet sind, die sich von dem Kernabschnitt unterscheiden, an beiden Endabschnitten in der Höhenrichtung des Kernabschnitts angeordnet sind, ist es möglich, einen Wärmetauscher aufzubauen, der zur Aufnahme eines hohen Drucks in der Lage ist.
Wenn der funktionale Abschnitt zum Einstellen einer Verteilung von Kältemittel in der Breitenrichtung in dem Umkehrabschnitt T in den oberen und unteren Tankabschnitten 2, 3 unter dem vorstehenden Aufbau angeordnet ist, wird die abgelenkte Stromhysterese in dem vorbestimmten Pfadabschnitt P_x zurückgesetzt bzw. aufgehoben, und das Kältemittel veranlasst, gleichmäßig zu dem angrenzenden Pfadabschnitt P_y zu strömen. Alternativ wird das Kältemittel veranlasst derart zu strömen, dass das Kältemittel angeglichen werden kann, wenn es zugeführt wird, indem es auf der Hysterese des abgelenkten Stroms in dem vorbestimmten Pfadabschnitt P_x überlagert wird. Auf diese Weise kann die Wärmetauschleistungsfähigkeit verbessert werden.
Als ein funktionaler Abschnitt zur Einstellung einer Verteilung von Fluid in der Breitenrichtung wird der Kommunikationsverbindungsabschnittzwischen den beiden Pfadabschnitten P_x, P_y, die in dem Umkehrabschnitt T vorgesehen sind, verwendet, und der Strömungswiderstand wird durch die Kommunikations- bzw. Verbindungsposition in diesem Kommunikations- bzw. Verbindungsabschnitt eingestellt.
Infolge des vorstehenden kann, wenn der Strömungswiderstand in jedem Abschnitt des Kommunikations- bzw. Verbindungsabschnitts eingestellt wird, eine Verteilung von Kältemittel relativ einfach eingestellt werden.
Die oberen und unteren Tankabschnitte 2, 3 enthalten: eine Sammlerplatte 10 zum Verbinden von zumindest den Wärmeaustauschrohren 4; eine Raum ausbildende Platte 11 mit Raumöffnungen 11a in der Dickenrichtung zum Sammeln und Verteilen von Fluid entsprechend den Wärmetauschrohren 4; und eine Tanksammlerplatte 13 mit Tankabschnitten 13a bis 13d, die mit den Raumöffnungen 13 entsprechend der ersten und der zweiten Rohrreihe 1L, 2L kommunizierend verbunden sind, wobei die Sammlerplatte 10, die Raum ausbildende Platte 11 und die Tanksammlerplatte 13 aufeinander gestapelt sind, und eine vordere und hintere Kommunikationsverbindungsraumöffnung 11b, durch welche die Raumöffnungen 11a, die einander in der Dickenrichtung benachbart sind, miteinander verbunden werden, ist als ein Kommunikationsverbindungsabschnitt in einem Abschnitt entsprechend dem Umkehrabschnitt T auf der Raum ausbildenden Platte 11 vorgesehen.
Infolge des vorstehenden ist es selbst dann möglich, wenn der Kommunikationsverbindungsabschnitt breit gewählt wird, da eine Mehrzahl von kommunizierend verbindenden Raumöffnungen 11b ausgebildet sind, die an Positionen entsprechend den Wärmetauschrohren 4 verteilt sind, Druckdichte sicherzustellen. In diesem Fall kann in dem Herstellungsvorgang eine Gegenmaßnahme einfach ergriffen werden, um festzustellen, ob oder ob nicht die Raumöffnungen 11a, die auf der Raum ausbildenden Platte 11 ausgebildet sind, miteinander verbunden sind. Demgemäß können die Herstellungskosten reduziert werden.
Eine Form des Tankabschnitts 13a bis 13d ist in dem Größenverhältnis H ≥ W ausgebildet, wobei eine innere Größe in der Höhenrichtung H ist und eine innere Breite in der Dickenrichtung W ist. Infolge des vorstehenden ist es möglich, die Druckdichte des Tankabschnitts 13a bis 13d zu verbessern. Als ein Kommunikationsverbindungsabschnitt sind die vordere und die hintere Kommunikationsverbin dungsraumöffnung 11b zur Kommunikationsverbindung der Raumöffnungen 11a, welche einander in der Dickenrichtung benachbart sind, nur in einem vorbestimmten Abschnitt in der Breitenrichtung angeordnet.
Infolge des vorstehenden ist, wie in 6 gezeigt ist, die vordere und die hintere Kommunikationsverbindungsöffnung 11b auf einer Seite des vorbestimmten Pfadabschnitts (P2 in dem in 6 gezeigten Beispiel) vorgesehen, auf welcher eine Menge des strömenden Fluids klein ist, und die vordere und die hintere Kommunikationsverbindungsöffnung 11b ist nicht auf einer Seite des vorbestimmten Pfadabschnitts vorgesehen, auf welcher eine Menge des strömenden Fluids groß ist. Daher strömt das Fluid in der vorderen und der hinteren Kommunikationsverbindungsöffnung 11b in dem vorbestimmten Abschnitt und wird nicht in den angrenzenden Pfadabschnitt (P3 in dem in 6 gezeigten Beispiel) verteilt bzw. eingeleitet. Auf diese Weise kann die Verteilung bzw. Einleitung des Fluids in den angrenzenden Pfadabschnitt eingestellt werden.
In dem Fall, in welchem der Umkehrabschnitt T in dem oberseitigen Tankabschnitt 2 angeordnet ist, wird ein Strömungswiderstand des Kommunikationsverbindungsabschnitts derart eingestellt, dass ein Strömungswiderstand auf einer Seite nahe des stromaufwärtsseitigen Pfadabschnitts des vorbestimmten Pfadabschnitts P_x reduziert werden kann. 16 ist eine schematische Perspektivdarstellung, die eine Kältemittelströmung in einem herkömmlichen Kältemittelverdampfer 11 zeigt, welcher in vier Abschnitte einschließlich des vorderen Abschnitts, des hinteren Abschnitts, des rechten Abschnitts und des linken Abschnitts unterteilt ist.
In dem Fall des vorstehenden Aufbaus strömt eine große Kältemittelmenge zu der inneren Seite in den unterseitigen Tanks B1 und B2 infolge einer Trägheitskraft. Daher strömt in dem Pfadabschnitt P2 eine große Kältemittelmenge in das Wärmetauschrohr auf der inneren Seite. Während diese Hysterese aufrechterhalten wird, strömt in dem oberseitigen Umkehrabschnitt T das Kältemittel von dem Tank C1 zu dem Tank C2. Daher strömt selbst in dem Pfadabschnitt P3, der auf der stromabwärtigen Seite angrenzt, eine große Kältemittelmenge in das Wärme tauschrohr auf der gleichen Seite. Daher ist die Verteilung der Kältemittelströmung nicht gut.
Daher wird in dem Fall, in welchem der Umkehrabschnitt T in dem oberseitigen Tankabschnitt 2 angeordnet ist, der Strömungswiderstand des Kommunikationsverbindungsabschnitts so eingestellt, dass der Strömungswiderstand auf einer Seite nahe des stromaufwärtsseitigen Pfadabschnitts (P1 in dem in 2 gezeigten Beispiel) des vorbestimmten Pfadabschnitts (P2 in dem in 2 gezeigten Beispiel) reduziert werden kann. Infolge des vorstehenden wird die abgelenkte Stromhysterese des vorbestimmten Pfadabschnitts P_x augehoben und das Fluid kann gleichmäßig zu dem angrenzenden Pfadabschnitt P_y verteilt werden.
Der vorstehende Wärmetauscher wird zum Verdampfen des Kältemittels in einem Kälteerzeugungskreislauf vom Dampfkompressionstyp verwendet. Infolge des vorstehenden wird der Wärmetauscher der vorliegenden Erfindung auf den Kältemittelverdampfer angewandt, und der funktionale Abschnitt zum Einstellen einer Verteilung von Kältemittel in der Breitenrichtung ist in dem Umkehrabschnitt T in den oberen und unteren Tankabschnitten 2, 3 angeordnet. Infolge des vorstehenden wird die abgelenkte Stromhysterese in einem vorbestimmten Pfadabschnitt P_x zurückgesetzt bzw. aufgehoben und das Kältemittel veranlasst, gleichmäßig zu dem angrenzenden Pfadabschnitt P_y zu strömen. Alternativ wird das Kältemittel veranlasst derart zu strömen, dass das Kältemittel dadurch angeglichen wird, indem es kompensiert wird, wenn es auf der abgelenkten Stromhysterese in dem vorbestimmten Pfadabschnitt P_x überlagert wird. Auf diese Weise kann die Wärmeaustauschleistungsfähigkeit verbessert werden.
Kältemittel, welches für den Dampfkompressionstyp-Kälteerzeugungskreis verwendet wird, ist Kohlendioxid (CO₂). Infolge des vorstehenden kann dann, wenn Kohlendioxid (CO₂)-Kältemittel verwendet wird, der Wärmetauscher der Erfindung vorzugsweise auf eine Kälteerzeugungseinrichtung angewandt werden, in welcher das Kältemittel auf einen hohen Druck in dem superkritischen Kälteerzeugungskreislauf komprimiert wird.
(ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM)
7 ist eine Perspektivansicht, die einen Überblick eines Kältemitteldurchtrittaufbaus in dem Kältemittelverdampfer 1 des Sechsfach-Unterteilungstyps zeigt, der in Vorderseite, Rückseite, rechts und links unterteilt ist, dies von der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 8 ist eine Draufsicht, die eine unterseitige Raum ausbildende Platte 11 in dem Fall des Sechsfachtyps zeigt, der in Vorderseite, Rückseite, rechts und links unterteilt ist, und in der 7 gezeigt ist. Wie in 7 gezeigt ist, wird in dieser Ausführungsform die vorliegende Erfindung auf einen Kältemittelverdampfer 1 angewandt, dessen Kernabschnitt in sechs Abschnitte, enthaltend Vorderseite, Rückseite, rechts und links, unterteilt ist.
Wie in 7 gezeigt ist, tritt das Kältemittel in den Kältemitteleinlassabschnitt 6a ein. Das Kältemittel wird von dem Tankabschnitt A, welcher in dem stromaufwärtsseitigen Tankabschnitt 13a ausgebildet ist, verteilt und strömt von diesem nach unten zu dem ersten Pfadabschnitt P1 des Kernabschnitts. Dann wird das Kältemittel gesammelt und strömt in den Tankabschnitt B1, der in dem stromaufwärtsseitigen Tankabschnitt 13b des unterseitigen Tankabschnitts 3 ausgebildet ist. Dann strömt das Kältemittel in den stromabwärtsseitigen Tankabschnitt B2. Auf dieselbe Weise strömt das Kältemittel in der Reihenfolge Tankabschnitt B2 → zweiter Pfadabschnitt P2 → Tankabschnitt C1 → Tankabschnitt C2 → dritter Pfadabschnitt P3 → Tankabschnitt D1 → Tankabschnitt D2 → vierter Pfadabschnitt P4 → Tankabschnitt E1 → Tankabschnitt E2 → fünfter Pfadabschnitt P5 → Tankabschnitt F1 → Tankabschnitt F2 → sechster Pfadabschnitt P6 → Tankabschnitt G. Dann strömt das Kältemittel aus dem Kältemittelauslassabschnitt 6b aus.
In einem Abschnitt der unterseitigen Raum ausbildenden Platte 11 entsprechend dem Umkehrabschnitt T ist als ein Kommunikationsverbindungsabschnitt zwischen den Pfadabschnitten die Kommunikationsverbindungsraumöffnung 11b zum Anschluss der Raumöffnungen 11a, welche in der Dickenrichtung einander benach bart sind, ausgebildet. In dieser Ausführungsform ist der funktionale Abschnitt zum Einstellen einer Verteilung des Kältemittels in der Breitenrichtung des Pfadabschnitts in dem Umkehrabschnitt T angeordnet. Infolge des vorstehenden wird ein Strömungswiderstand durch eine Kommunikationsverbindungsposition in dem Kommunikationsverbindungsabschnitt 11b eingestellt, welcher zwischen beiden Pfadabschnitten (P3 und P4 in dieser Ausführungsform) ausgebildet ist, die in dem Umkehrabschnitt T vorgesehen sind.
Genauer ist in der vorliegenden Ausführungsform ein Strömungswiderstand des Kommunikationsverbindungsabschnitts 11b so eingestellt, dass ein Strömungswiderstand auf der von dem stromaufwärtsseitigen Pfadabschnitt (P2 bei der vorliegenden Ausführungsform) entfernten Seite (P3 bei der vorliegenden Ausführungsform) reduziert werden kann. Die vordere und hintere Kommunikationsverbindungsöffnung 11b ist nur auf der Seite vorgesehen, die von dem Pfadabschnitt P2 in der Breitenrichtung des Umkehrabschnitts T entfernt ist. Infolge des vorstehenden wird, wie in 8 gezeigt ist, die Seite, auf welcher die vordere und hintere Kommunikationsverbindungsraumöffnung 11b in der Breitenrichtung des Umkehrabschnitts T nicht vorgesehen ist, ein unterbrochener Abschnitt durch den Unterteilungsabschnitt 11c zwischen den Raumöffnungen 11a. Daher wird dieser ein Widerstandsabschnitt in der Kältemittelströmung.
Die Eigenschaften dieser Ausführungsform, welche sich von der der ersten Ausführungsform, die zuvor beschrieben wurde, unterscheiden, werden nachfolgend erläutert. In dieser Ausführungsform wird in dem Fall, in welchem der Umkehrabschnitt T in dem unterseitigen Tankabschnitt 3 angeordnet ist, ein Strömungswiderstand des Kommunikationsverbindungsabschnitts so eingestellt, dass ein Strömungswiderstand auf der von dem stromaufwärtsseitigen Pfadabschnitt des vorbestimmten Pfadabschnitts P_x entfernten Seite reduziert werden kann.
17 ist eine perspektivische schematische Darstellung, die eine Kältemittelströmung in einem herkömmlichen Kältemittelverdampfer 1 des Sechsfach-Unterteilungstyps zeigt, der in Vorderseite, Rückseite, rechts und links unterteilt ist. In diesem Aufbau strömt in den oberseitigen Tanks C1 und C2 eine große Menge von Kältemittel auf die Einlassseite infolge des Einflusses der Schwerkraft. Daher strömt in dem Pfadabschnitt P3 eine große Menge von Kältemittel in die Wärmetauschrohre auf der Einlassseite. Während diese Hysterese in dem unterseitigen Umkehrabschnitt T aufrechterhalten wird, strömt Kältemittel von dem Tank D1 zu dem Tank D2. Daher strömt in dem angrenzenden Pfadabschnitt P4 auf der stromabwärtigen Seite eine große Menge von Kältemittel in die Wärmetauschrohre auf der gleichen Seite. Demgemäß ist die Verteilung der Kältemittelströmung nicht gut.
In dem Fall, in welchem der Umkehrabschnitt T in dem unterseitigen Tankabschnitt 3 vorgesehen ist, wird deshalb ein Strömungswiderstand des Kommunikationsverbindungsabschnitts so eingestellt, dass ein Strömungswiderstand auf der von dem stromaufwärtsseitigen Pfadabschnitt (P2 in dem in 17 gezeigten Beispiel) entfernten Seite des vorbestimmten Pfadabschnitts (P3 in dem in 17 gezeigten Beispiel) reduziert werden kann. Infolge des vorstehenden wird die Ablenkungsstromhysterese des vorbestimmten Pfadabschnitts P_x aufgehoben und das Fluid kann gleichmäßig zu dem angrenzenden Pfadabschnitt P_y verteilt werden.
(DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM)
9 ist eine Querschnittsansicht, die einen oberseitigen Tankabschnitt 2 der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei 9(a) eine Querschnittsansicht eines Kommunikationsverbindungsabschnitts ist und 9(b) eine Querschnittsansicht eines Widerstandsabschnitts ist, und 10 eine Querschnittsansicht ist, die einen oberseitigen Tankabschnitt 2 in der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei 10(a) eine Querschnittsansicht eines Kommunikationsverbindungsabschnitts und 10(b) eine Querschnittsansicht eines Widerstandsabschnitts ist. Die Eigenschaften dieser Ausführungsform, welche sich von denen der zuvor beschriebenen Ausführungsform unterscheiden, werden nachfolgend erläutert. In dieser Ausführungsform enthalten die oberen und unteren Tankabschnitte 2, 3: eine Sammlerplatte 10 zum Verbinden von zumindest den Wärmetauschrohren 4; und eine Tanksammlerplatte 13 mit Tankabschnitten 13a bis 13d entsprechend der ersten und zweiten Rohrreihe 1L, 2L, wobei diese Komponenten gestapelt sind. Zwischen der Sammlerplatte 10 und der Tanksammlerplatte 13 ist ein Raum 11a, der mit den Tankabschnitten 13a bis 13d kommunizierend verbunden ist, zum Sammeln und Verteilen des Fluids in die Wärmtauschrohre 4 ausgebildet. Ferner ist in einem dem Umkehrabschnitt T entsprechenden Abschnitt ein vorderer und ein hinterer Kommunikationsverbindungsraum 11b als ein Kommunikationsverbindungsabschnitt ausgebildet, welcher die Räume 11a, die zueinander in der Dickenrichtung benachbart sind, verbindet.
In der vorstehenden Ausführungsform ist der Raum 11a, welcher aus einer Raum ausbildenden Platte 11 ausgebildet wurde, durch Pressformen der Sammlerplatte 10 oder der Tanksammlerplatte 13 ausgebildet. Infolge der vorstehenden Ausgestaltung wird es unnötig, eine einen Raum ausbildende Platte 11 herzustellen. Daher kann der Aufbau einfach gemacht werden. Demgemäß kann der Wärmetauscher einfach hergestellt werden und die Herstellungskosten können reduziert werden. In diesem Zusammenhang ist in 9 der unterteilende Abschnitt 13e zwischen den Räumen 11a aus der Seite der Tanksammlerplatte 13 ausgebildet. In 10 ist der unterteilende Abschnitt 10c zwischen den Räumen 11a aus der Seite der Sammlerplatte 10 ausgebildet.
(VIERTE AUSFÜHRUNGSFORM)
11 ist eine Draufsicht, die eine oberseitige Raum ausbildende Platte 11 in der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Eigenschaften dieser Ausführungsform, welche sich von denen der vorstehend beschriebenen Ausführungsform unterscheiden, werden nachfolgend erläutert. In dieser Ausführungsform ist zunächst der Kommunikationsverbindungsabschnitt eine vordere und eine hintere Kommunikationsverbindungsraumöffnung 11b zum Verbinden der Raumöffnungen 11a, welche in der Längsrichtung einander benachbart sind. Jede vor dere und hintere Kommunikationsverbindungsraumöffnung 11b ist mit dem Drosselabschnitt 11f versehen.
Infolge des vorstehenden Aufbaus ist es, wenn jede vorderen und hinteren Kommunikationsverbindungsraumöffnung 11b gleichmäßig mit dem Drosselabschnitt 11f versehen ist, möglich, einen funktionalen Abschnitt auszubilden, welcher die Ablenkungsstromhysterese in dem vorbestimmten Pfadabschnitt P_x aufhebt, um so ein gleichmäßiges Strömen zu dem angrenzenden Pfadabschnitt P_y des Kältemittels zu bewirken. Ein Strömungsbereich des Drosselabschnitts 11f wird kleiner vorgesehen, als ein Strömungsbereich von jedem Wärmetauschrohr 4.
Gemäß diesem Aufbau ist es möglich, eine drosselnde Wirkung darzustellen. In diesem Zusammenhang ist der Drosselabschnitt 11f auf der Raum ausbildenden Platte 11 vorgesehen. Jedoch können, wie zuvor in der dritten Ausführungsform erläutert wurde, der vordere und hintere Kommunikationsverbindungsraum 11b und der Drosselabschnitt 11f durch die Sammlerplatte 10 und die Tanksammlerplatte 13 ausgebildet werden.
(FÜNFTE AUSFÜHRUNGSFORM)
12(a) und 12(b) sind vergrößerte Teilperspektivansichten, die eine einen oberseitigen Raum ausbildende Platte 11 in der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. Die Eigenschaften dieser Ausführungsform, welche sich von der der vorstehend beschriebenen Ausführungsform unterscheiden, werden nachfolgend erläutert. In dieser Ausführungsform ist der Drosselabschnitt 11f in einigen vorderen und hinteren Kommunikationsverbindungsräumen 11b vorgesehen. Infolge dieses Aufbaus ist es hinsichtlich der Anordnung, in welcher nur der Kommunikationsverbindungsabschnitt und der Widerstandsabschnitt angeordnet sind, möglich, einen feineren Strömungswiderstand einzustellen. Daher kann eine Verteilung von Fluid fein eingestellt werden.
In diesem Zusammenhang zeigen 11 und 12(a) ein Beispiel, in welchem der enge Abschnitt 11f in der Breitenrichtung ausgebildet ist. 12(b) zeigt ein Beispiel, in welchem der enge Abschnitt 11f in der Richtung der Höhe ausgebildet ist. In diesem Fall ist der Drosselabschnitt 11f auf der Raum ausbildenden Platte 11 in 12 vorgesehen. Jedoch können, wie in der dritten Ausführungsform beschrieben wurde, der vordere und hintere Kommunikationsverbindungsraum 11b und der Drosselabschnitt 11f aus der Sammlerplatte 10 und der Tanksammlerplatte 13 ausgebildet werden.
(SECHSTE AUSFÜHRUNGSFORM)
13 ist eine Draufsicht, die eine einen oberseitigen Raum ausbildende Platte 11 in der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Eigenschaften dieser Ausführungsform, welche sich von denen der zuvor beschriebenen Ausführungsform unterscheiden, werden nachfolgend erläutert. In dieser Ausführungsform ist der Kommunikationsverbindungsdurchtritt 11g zum Verbinden der vorderen und hinteren Kommunikationsverbindungsräume 11b vorgesehen. Gemäß dem vorstehenden Aufbau ist es, verglichen mit der vorderen und hinteren Kommunikationsverbindungsraumöffnung 11b, durch welche Raumöffnungen 11a, die einander in der Dickenrichtung benachbart sind, nur miteinander verbunden werden, möglich, einen Strömungswiderstand zu reduzieren.
Wenn eine Anordnung dieses Kommunikationsverbindungsdurchtritts 11g enthalten ist, wird es möglich, eine feinere Verteilung des Strömungswiderstands einzustellen. Daher kann eine Fluidverteilung fein eingestellt werden. In dem in 13 gezeigten Aufbau ist der Kommunikationsdurchtritt 11g auf der Raum ausbildenden Platte 11 vorgesehen. Jedoch können der vordere und hintere Kommunikationsverbindungsraum 11b und der Kommunikationsverbindungsdurchtritt 11g aus der Sammlerplatte 10 und der Tanksammlerplatte 13 ausgebildet werden, wie in der dritten Ausführungsform beschrieben ist.
(SIEBTE AUSFÜHRUNGFORM)
14 ist eine Draufsicht, die eine einen oberseitigen Raum ausbildende Platte 11 in der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Eigenschaften dieser Ausführungsform, welche sich von denen der zuvor beschriebenen Ausführungsform unterscheiden, werden nachfolgend erläutert. In dieser Ausführungsform sind der Kommunikationsverbindungsraum 11d und der verbindende vordere und hintere Kommunikationsverbindungsraum 11e in solch einer Weise ausgebildet, dass eine Mehrzahl von Raumöffnungen 11a und vorderen und hinteren Kommunikationsverbindungsöffnungen 11b entsprechend dem Pfadabschnitt P_y aneinander angeschlossen sind, der dem vorbestimmten Pfadabschnitt P_x benachbart ist und auch dem Kommunikationsverbindungsabschnitt entspricht.
In diesem Zusammenhang sind in 14 der Kommunikationsverbindungsraum 11d und der verbindende vordere und hintere Kommunikationsverbindungsraum 11e auf der Raum ausbildenden Platte 11 ausgebildet. Jedoch kann diese Ausführungsform auf einen Aufbau angewandt werden, in welchem der Raum 11a und der vordere und der hintere Kommunikationsverbindungsraum 11b aus der Sammlerplatte 10 und der Tanksammlerplatte 13 ausgebildet sind, wie in der dritten Ausführungsform beschrieben ist. Infolge des vorstehenden ist es möglich, die Formen der Sammlerplatte 10, der Raum ausbildenden Platte 11 und der Tanksammlerplatte 13 zu vereinfachen, welche diese Räume bilden. Daher können die Herstellungskosten reduziert werden. Wenn die Raum ausbildende Platte 11 verwendet wird, kann das Gewicht gesenkt werden.
(ACHTE AUSFÜRUNGSFORM)
15 ist eine Querschnittsansicht, die einen oberseitigen Tankabschnitt 2 in der achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei 15(a) eine Querschnittsansicht eines Kommunikationsverbindungsabschnitts ist und 15(b) eine Querschnittsansicht eines Widerstandsabschnitts ist. Die Eigenschaften dieser Ausführungsform, welche sich von denen der zuvor beschriebenen Ausfüh rungsform unterscheiden, werden nachfolgend erläutert. In dieser Ausführungsform sind die Tankabschnitte 13a bis 13d auf der Tanksammlerplatte 13 weggelassen.
Gemäß diesem Aufbau sind die verbindende Raumöffnung 11d und die verbindende vordere und hintere Kommunikationsverbindungsraumöffnung 11e in solch einer Weise ausgebildet, dass eine Mehrzahl von Raumöffnungen 11a und vorderen und hinteren Kommunikationsverbindungsöffnungen 11b miteinander verbunden sind. Infolge des vorstehenden wird es möglich, eine Funktion des Tankabschnitts zu erfüllen. In dieser Ausführungsform können die Tankabschnitte 13a bis 13d, die auf der Tanksammlerplatte 13 ausgebildet sind, weggelassen werden.
Infolge des vorstehenden ist es möglich, die oberen und unteren Tankabschnitte 2, 3 zu verkleinern. Ferner ist es möglich, den Materialaufwand zum Ausbilden der Tanksammlerplatte 13 zu reduzieren, und es ist ebenso möglich, einen Ausbildungsschritt der Tanksammlerplatte 13 zu reduzieren. Demgemäß wird es unnötig, einen Abtrenner zum Unterteilen des Inneren des Tanks vorzusehen. Ferner wird es unnötig, ein Dichtungselement 9 bereitzustellen, das als eine Kappe zum Abdichten eines Endabschnitts des Tanks verwendet wird. Demgemäß kann die Herstellung einfach ausgeführt werden und die Herstellungskosten können reduziert werden.
In diesem Zusammenhang sind in 15 der verbindende Raum 11d und der verbindende vordere und hintere Kommunikationsverbindungsraum 11e auf der Raum ausbildenden Platte 11 vorgesehen. Jedoch kann diese Ausführungsform auf einen Aufbau angewandt werden, in welchem der Raum 11a und der vordere und hintere Kommunikationsverbindungsraum 11b aus der Tanksammlerplatte 10 und der Tanksammlerplatte 13 ausgebildet sind, wie es in der dritten Ausführungsform beschrieben ist.
(ANDERE AUSFÜHRUNGSFORM)
Es sollte bemerkt werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen spezifischen Ausführungsformen beschränkt ist. Variationen können ausgeführt werden, ohne vom Bereich der Ansprüche der vorliegenden Erfindung abzuweichen. In der vorstehenden Ausführungsform wird die vorliegende Erfindung auf ein Beispiel eines superkritischen Kälteerzeugungskreises angewandt, in welchem CO₂ als Kältemittel verwendet wird. Es sollte jedoch bemerkt werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf ein spezifisches Kältemittel und einen spezifischen Kältemitteldruck eingeschränkt ist. Zum Beispiel kann die vorliegende Erfindung auf einen Kälteerzeugungskreis angewandt werden, in welchem Flon (Chlorfluorkohlenwasserstoff)-Kältemittel als Kältemittel verwendet wird.
In der vorstehenden Ausführungsform wird die vorliegende Erfindung auf einen Kältemittelverdampfer angewandt. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auf einen Fall angewandt werden, in welchem ein heizendes Medium, das sich von Kältemittel unterscheidet, zum Ausführen einer Temperatureinstellung (Heizen oder Kühlen) an einem Fluid verwendet wird, dessen Temperatur zu steuern ist. In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist der Anschlussblock 6 an eine Fläche des Kernabschnitts des oberseitigen Tankabschnitts 2 angefügt. Jedoch kann der Anschlussblock 6 auf eine Seite oder auf obere und untere Flächen angefügt sein. Die Dickenrichtung des stromaufwärtsseitigen Pfadabschnitts und die des stromabwärtsseitigen Pfadabschnitts können einander entgegengesetzt sein.
Während die Erfindung unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen beschrieben wurde, die zu Zwecken der Darstellung ausgewählt wurden, sollte ersichtlich sein, dass vielfältige Modifikationen an dieser durch Fachleute ausgeführt werden können, ohne von dem grundlegenden Konzept und dem Bereich der Erfindung abzuweichen.

Claims

Wärmetauscher zum Wärmetausch zwischen einem inneren Fluid, welches innen strömt, und einem externen Fluid, welches außen strömt, umfassend: einen Kernabschnitt, der aus einer Reihe von Rohren ausgebildet ist, in welcher flache Wärmetauschrohre (4) parallel zueinander in der Dickenrichtung angeordnet sind, wobei die Richtung der parallelen Anordnung der Rohre eine Breitenrichtung ist; und einen oberen und einen unteren Tankabschnitt (2, 3), die aus einem sich von dem Kernabschnitt unterscheidenden Element gebildet sind, und an beiden Endabschnitten in der Höhenrichtung des Kernabschnitts angeordnet sind, wobei ein Strömungsdurchtritt des inneren Fluids in solch einer Weise gebildet ist, dass eine erste Rohrreihe (1L) und eine zweite Rohrreihe (2L) parallel zueinander zumindest in der Dickenrichtung des Kernabschnitts zwischen einem Fluideinlassabschnitt (6a) und einem Fluidauslassabschnitt (6b) angeordnet sind, Pfadabschnitte (P_x, P_y) aus einer vorbestimmten Rohrreihe für jede Reihe parallel zueinander in der Dickenrichtung des Kernabschnitts angeordnet sind, ein Umkehrabschnitt (T) in dem oberen und dem unteren Tankabschnitt (2, 3) zwischen einem vorbestimmten Pfadabschnitt (P_x) und einem Pfadabschnitt (P_y) benachbart zu dem Pfadabschnitt (P_x) in der Dickenrichtung des Kernabschnitts vorgesehen sind, ein Fluid, welches durch den vorbestimmten Pfadabschnitt (P_x) hindurchgetreten ist, durch den Umkehrabschnitt (T) hindurchtritt und in den benachbarten Pfadabschnitt (P_y) einströmt, und wobei ein funktionaler Abschnitt zum Einstellen einer Verteilung des Fluids in der Breitenrichtung in dem Umkehrabschnitt (T) vorgesehen ist.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 1, wobei ein Kommunikationsverbindungsabschnitt sich zwischen beiden Pfadabschnitten (P_x, P_y), die in dem Umkehrabschnitt (T) vorgesehen sind, als ein funktionaler Abschnitt zum Einstellen einer Verteilung des Fluids in der Breitenrichtung verwendet wird, und ein Strömungswiderstand durch einen Kommunikationsverbindungsbereich des Kommunikationsverbindungsabschnitts durch eine Kommunikationsverbindungsposition eingestellt wird.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der obere und untere Tankabschnitt (2, 3) enthält: eine Sammlerplatte (10) zum Anschluss von zumindest den Wärmetauschrohren (4); eine Raum ausbildende Platte (11) mit Raumöffnungen (11a) in der Dickenrichtung zum Sammeln und Verteilen von Fluid entsprechend den Wärmetauschrohren (4); und eine Tanksammlerplatte (13) mit Tankabschnitten (13a bis 13d), die mit den Raumöffnungen (13) entsprechend der ersten und der zweiten Rohrreihe (1L, 2L) kommunizierend verbunden sind, wobei die Sammlerplatte (10), die Raum ausbildende Platte (11) und die Tanksammlerplatte (13) aufeinander gestapelt sind, und wobei eine vordere und eine hintere Kommunikationsverbindungsraumöffnung (11b), durch welche die zueinander in der Dickenrichtung benachbarten Raumöffnungen (11a) miteinander verbunden sind, als ein Kommunikationsverbindungsabschnitt in einem Abschnitt vorgesehen sind, der dem Umkehrabschnitt (T) auf der Raum ausbildenden Platte (11) entspricht.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der obere und untere Tankabschnitt (2, 3) enthalten: eine Sammlerplatte (10) zum Anschluss von zumindest Wärmetauschrohren (4); und eine Tanksammlerplatte (13) mit Tankabschnitten (13a bis 13d) entsprechend der ersten und der zweiten Rohrreihe (1L, 2L), wobei die Sammlerplatte (10) und die Tanksammlerplatte (13) aufeinander gestapelt sind, ein Raum zum Sammeln und Verteilen von Fluid in die Wärmetauschrohre (4), während sie mit den Tankabschnitten (13a bis 13d) kommunizierend verbunden sind, zwischen der Sammlerplatte (10) und der Tanksammlerplatte (13) ausgebildet ist, und ein vorderer und ein hinterer Kommunikationsverbindungsraum (11b) zum Verbinden mit dem Raum (11a) benachbart in der Dickenrichtung als ein Kommunikationsverbindungsabschnitt in einem Abschnitt entsprechend dem Umkehrabschnitt (T) ausgebildet ist.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei eine Form des Tankabschnitts (13a bis 13d) in der Größenrelation H ≥ W ausgebildet ist, wobei eine innere Größe in der Höhenrichtung H ist und eine innere Breite in der Dickenrichtung W ist.
Wärmetauscher gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Kommunikationsverbindungsabschnitt ein vorderer und ein hinterer Kommunikationsverbindungsraum (11b) ist, in welchem die angrenzenden Räume (11a) miteinander verbunden sind, und ein Drosselabschnitt (11f) in dem vorderen und dem hinteren Kommunikationsverbindungsraum (11b) vorgesehen ist.
Wärmetauscher gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein vorderer und ein hinterer Kommunikationsverbindungsraum (11b) zum Verbinden der Räume (11a), die einander in der Dickenrichtung benachbart sind, nur in einem vorbestimmten Abschnitt in der Breitenrichtung als der Kommunikationsverbindungsabschnitt vorgesehen ist.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 7, wobei ein Drosselabschnitt (11f) in einigen vorderen und hinteren Kommunikationsverbindungsräumen (11b) vorgesehen ist.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 6 oder 8, wobei ein Strömungsbereich des Drosselabschnitts (11f) kleiner als ein Strömungsbereich von jedem Wärmetauschrohr (4) ist.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei ein Kommunikationsverbindungsdurchtritt (11g) zum Verbinden des vorderen und hinteren Kommunikationsverbindungsraums (11b) vorgesehen ist.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 7, wobei dann, wenn eine Mehrzahl von Räumen (11a) und vorderen und hinteren Kommunikationsverbindungsräumen (11b) miteinander entsprechend dem vorbestimmten Pfadabschnitt (P_x), dem angrenzenden Pfadabschnitt (P_y) und dem Kommunikationsverbindungsabschnitt miteinander verbunden sind, um so einen verbindenden Raum (11b) und einen verbindenden vorderen und hinteren Kommunikationsverbindungsraum (11e) auszubilden.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 11, wobei Tankabschnitte (13a bis 13d) auf der Tanksammlerplatte (13) weggelassen sind.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 1 bis 12, wobei bei in dem oberseitigen Tankabschnitt (2) angeordneten Umkehrabschnitt (T) ein Strömungswiderstand des Kommunikationsverbindungsabschnitts so eingestellt ist, dass ein Strömungswiderstand auf der Seite nahe des stromaufwärtsseitigen Pfadabschnitts des vorbestimmten Pfadabschnitts (P_x) reduziert werden kann.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 1 bis 12, wobei bei in dem unterseitigen Tankabschnitt (3) vorgesehenen Umkehrabschnitt (T) ein Strömungswiderstand des Kommunikationsverbindungsabschnitts so eingestellt ist, dass ein Strömungswiderstand auf der von dem stromaufwärtsseitigen Pfadabschnitt des vorbestimmten Pfadabschnitts (P_x) entfernten Seite reduziert werden kann.
Kältemittelverdampfer, in welchem ein Wärmetauscher gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14 zum Verdampfen des Kältemittels in einem Dampfkompressionstyp-Kälteerzeugungskreislauf verwendet wird.
Kältemittelverdampfer gemäß Anspruch 15, wobei das Kältemittel, das für den Dampfkompressionstyp-Kälteerzeugungskreis verwendet wird, Kohlendioxid (CO₂) ist.