DE102009023407A1

DE102009023407A1 - Wärmetauscher

Info

Publication number: DE102009023407A1
Application number: DE200910023407
Authority: DE
Inventors: Thuya Kariya-city Aung; Nobuharu Kariya-city Kakehashi; Tomohiko Kariya-city Nakamura; Hideaki Kariya-city Sato
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2008-06-02
Filing date: 2009-05-29
Publication date: 2010-01-07
Also published as: JP4720855B2; JP2009293809A; US8661845B2; US20090293535A1

Abstract

Ein Wärmetauscher umfasst einen Wärmeaustauschabschnitt zum Durchführen des Wärmeaustauschs zwischen einem Kältemittel und einem Kühlmedium und einen Durchgangsabschnitt (80). Der Durchgangsabschnitt (80) umfasst einen ersten Durchgang (25a) und einen zweiten Durchgang (16) zum Zuführen des Kältemittels an den Wärmeaustauschabschnitt und einen Zuführungsdurchgang (23) zum Zuführen des Kältemittels an den ersten Durchgang (25) und den zweiten Durchgang (16). Der erste Durchgang (25a) und der zweite Durchgang (16) definieren einen ersten Öffnungsabschnitt (83b) und einen zweiten Öffnungsabschnitt (83c), der sich an einem Ende des Zuführungsdurchgangs (23) öffnet. Ein minimaler Abstand (T) zwischen einem Öffnungsrand des ersten Öffnungsabschnitts (83b) und einer inneren Oberfläche des Zuführungsdurchgangs (23) ist gleich einem minimalen Abstand (T) zwischen einem Öffnungsrand des zweiten Öffnungsabschnitts (83c) und der inneren Oberfläche des Zuführungsdurchgangs (23).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher.
Zum Beispiel ist ein Wärmetauscher, wie in JP2007-192504A beschrieben, bekannt. Eine Einheit für einen in JP2007-192504A beschriebenen Kältekreislauf vom Ejektortyp umfasst einen Ejektor, einen ersten Verdampfer, einen zweiten Verdampfer, eine Drosselvorrichtung, einen Verbindungsblock und eine dazwischen greifende Platte. Diese Komponenten sind zu einer integrierten Einheit mit einem Kältemitteleinlass und einem Kältemittelauslass integriert.
Der Verbindungsblock ist auf einer Endoberfläche, die der dazwischen greifenden Platte zugewandt ist, mit einer vertieften Rille ausgebildet, die im Wesentlichen zu einer V-Form ausgebildet ist. Die dazwischen greifende Platte ist mit einer vertieften Rille ausgebildet, um der Rille des Verbindungsblocks gegenüber zu liegen. Diese Rillen bilden einen Kältemitteldurchgang. Der Kältemitteleinlass ist bereitgestellt, um sich an einem Ende des Kältemitteldurchgangs zu öffnen. Ein Hauptdurchgangsöffnungsabschnitt, der eine Öffnung definiert, ist an einem Zwischenabschnitt des Kältemitteldurchgangs bereitgestellt, um mit einem Einlass des Ejektors in Verbindung zu stehen. Ein Verzweigungsdurchgangsöffnungsabschnitt, der eine Öffnung definiert, ist an dem anderen Ende des Kältemitteldurchgangs bereitgestellt, um mit der Drosselvorrichtung in Verbindung zu stehen.
In dem Kältemitteldurchgang von JP2007-192504A ist ein Kältemittel in einem gasförmigen und flüssigen Zweiphasenzustand. Ein Durchsatz des Kältemittels in dem Kältemitteldurchgang ändert sich entsprechend einer Last des Kältekreislaufs. In einem derartigen Fall ist es schwierig, das Kältemittel in einem stabilen Verhältnis in den Ejektor und die Drosselvorrichtung zu verteilen. Folglich ist es wahrscheinlich, dass die an den Ejektor verteilte Kältemittelmenge und die an die Drosselvorrichtung verteilte Kältemittelmenge schwanken.
Die vorliegende Erfindung wird angesichts der vorangehenden Angelegenheit gemacht, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wärmetauscher bereitzustellen, der eine stabile Kältemittelverteilleistung zeigt.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Wärmetauscher einen Wärmeaustauschabschnitt zum Durchführen des Wärmetauschs zwischen einem Kältemittel und einem Kühlmedium und einen Durchgangsabschnitt. Der Durchgangabschnitt umfasst einen ersten Durchgang und einen zweiten Durchgang zum Liefern des Kältemittels an den Wärmeaustauschabschnitt und einen Zuführungsabschnitt zum Zuführen des Kältemittels an den ersten Durchgang und den zweiten Durchgang. Der erste Durchgang der zweite Durchgang haben jeweils einen ersten Öffnungsabschnitt und einen zweiten Öffnungsabschnitt, die Öffnungen an einem Ende des Zuführungsdurchgangs definieren. Eine minimaler Abstand zwischen einem Öffnungsrand des ersten Öffnungsabschnitts und einer Innenoberfläche des Zuführungsdurchgangs und ein minimaler Abstand zwischen einem Öffnungsrand des zweiten Öffnungsabschnitts und der Innenoberfläche sind zueinander gleich.
Ein flüssigphasiges Kältemittel eines gasförmigen und flüssigen Zweiphasenkältemittels strömt entlang der Innenoberfläche des Zuführungsdurchgangs, und ein Dampfzustandsgas und flüssiges Zweiphasenkältemittel strömt durch eine Mitte des Zuführungsdurchgangs. Als ein Ergebnis bildet das flüssigphasige Kältemittel einen Flüssigkeitsfilm auf der Innenoberfläche des Zuführungsdurchgangs. Die Dicke des Flüssigkeitsfilms ändert sich, wenn der Durchsatz des Kältemittels sich entsprechend einer Betriebslast des Wärmetauschers ändert. Ferner wird ein Kältemittelverteilungsverhältnis, das Vorrichtungen beeinflusst, die stromabwärtig von den ersten und zweiten Durchgängen angeschlossen sind, stärker durch einer Änderung eines Zustromdurchsatzes des flüssigphasigen Kältemittels in die Durchgänge als durch eine Änderung in einem Zustromdurchsatz eines gasförmigen Kältemittels in die Durchgänge beeinflusst.
In der vorstehenden Struktur sind der minimale Abstand zwischen dem ersten Öffnungsabschnitt und der Innenoberfläche des Zuführungsdurchgangs und der minimale Abstand zwischen dem zweiten Öffnungsabschnitt und der Innenoberfläche des Zuführungsdurchgangsabschnitts zueinander gleich. Daher wird das Verteilungsverhältnis des flüssigphasigen Kältemittels in die Durchgänge leicht stabilisiert. Als solches kann der Wärmetauscher, der eine stabile Kältemittelverteilungsleistung zeigt, bereitgestellt werden.
Zum Beispiel ist die Form des Öffnungsrands des ersten Öffnungsabschnitts geometrisch ähnlich der Form des Öffnungsrands des zweiten Öffnungsabschnitts. In einem derartigen Fall kann das Verteilungsverhältnis des Kältemittels in die ersten und zweiten Durchgänge weiter stabilisiert werden.
Zum Beispiel hat der Zuführungsdurchgang einen kreisförmigen Querschnitt. In einem derartigen Fall strömt das Kältemittel ringförmig in den Zuführungsdurchgang. Als ein Ergebnis strömt das flüssigphasige Kältemittel leicht entlang der Innenoberfläche des Zuführungsdurchgangs. Folglich kann das Verteilungsverhältnis des Kältemittels in die ersten und zweiten Durchgänge weiter stabilisiert werden.
Zum Beispiel umfasst der Öffnungsgrad des ersten Öffnungsabschnitts einen bogenförmigen Abschnitt, und der minimale Abstand ist zwischen dem bogenförmigen Abschnitt und der inneren Oberfläche des Zuführungsdurchgangs definiert. Ebenso umfasst der Öffnungsrand des zweiten Öffnungsabschnitts einen bogenförmigen Abschnitt, und der minimale Abstand ist zwischen dem bogenförmigen Abschnitt und der Innenoberfläche des Zuführungsdurchgangs definiert. In einem derartigen Fall, kann das Verteilungsverhältnis des flüssigphasigen Kältemittels in die Durchgänge reibungslos entsprechend der Änderung der Menge des den Zuführungsdurchgang durchlaufenden Kältemittels geändert werden, und folglich kann ein Wärmetauscher mit einer stabilen Leistung bereitgestellt werden.
Zum Beispiel definiert der bogenförmige Abschnitt des Öffnungsrands des ersten Öffnungsabschnitts einen Radius, der in einem Bereich zwischen dem 0,5- und 2,0-fachen eines Radius des bogenförmigen Abschnitts des Öffnungsrands des zweiten Öffnungsabschnitts ist. In einem derartigen Fall kann das Verteilungsverhältnis des Kältemittels in den ersten Durchgang und den zweiten Durchgang weiter stabilisiert werden.
Zum Beispiel haben der erste Öffnungsabschnitt und der zweite Öffnungsabschnitt jeweils eine kreisförmige Form. In einem derartigen Fall können die Kosten für die Verarbeitung des ersten Durchgangs und des zweiten Durchgangs gesenkt werden. Ferner kann ein Wärmetauscher, der den ersten Durchgang und den zweiten Durchgang mit einer höheren Druckfestigkeit hat, bereitgestellt werden.
Zum Beispiel sind der erste Durchgang und der zweite Durchgang derart angeordnet, dass ihre Achsen parallel zu einer Achse des Zuführungsdurchgangs sind. In einem derartigen Fall kann ein Durchmesser des Zuführungsdurchgangs verkleinert werden, und folglich können Materialkosten gesenkt werden.
Zum Beispiel umfasst der Wärmeaustauschabschnitt einen ersten Wärmeaustauschteil, einen zweiten Wärmeaustauschteil, der in Bezug auf einen Strom des Kühlmediums stromabwärtig von dem ersten Wärmeaustauschteil bereitgestellt ist, einen Ejektor, der zwischen dem ersten Durchgang und dem ersten Wärmeaustauschteil angeordnet ist und eine Kältemittelansaugöffnung zum Ansaugen des Kältemittels von dem zweiten Wärmeaustauschteil hat, und einen Dekompressionsteil, der zwischen dem zweiten Durchgang und dem zweiten Wärmeaustauschteil angeordnet ist, um das Kältemittel zu dekomprimieren. In einem derartigen Fall wird ein Verteilungsverhältnis des zu dem Ejektor geleiteten Kältemittels und des zu einer Drosselvorrichtung geleiteten Kältemittels leicht stabilisiert. Als ein Ergebnis kann ein Wärmetauscher, der eine stabile Kältemittelverteilungsleistung zeigt, bereitgestellt werden.
Zum Beispiel hat der Durchgangsabschnitt einen Verteilungsblock mit einem Einsetzdurchgang mit einem kreisförmigen Querschnitt, um zuzulassen, dass der Ejektor in ihn eingesetzt wird, und eine Verteilungsoberfläche, die das Ende des Zuführungsdurchgangs definiert. Der erste Durchgang ist in dem Verteilungsblock derart ausgebildet, dass seine Achse senkrecht zu einer Achse des Einsetzdurchgangs und der Verteilungsoberfläche ist, und der zweite Durchgang ist in dem Verteilungsblock derart ausgebildet, dass seine Achse senkrecht zu der Verteilungsoberfläche ist. Der Verteilungsblock ist durch Hartlöten mit dem Wärmeaustauschabschnitt integriert. In einem derartigen Fall kann leicht ein Wärmetauscher, der fähig ist, das Kältemittel stabil in den Ejektor und die Drosselvorrichtung zu verteilen, bereitgestellt werden.
Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung, die unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen, in denen gleiche Teile mit gleichen Bezugsnummern bezeichnet sind, gegeben wird, deutlicher, wobei:
1 ein Kreislaufdiagramm ist, das einen Kältemittelstrom eines Fahrzeugkältekreislaufs vom Ejektortyp gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 eine perspektivische Explosionsansicht einer integrierten Einheit des Kältekreislaufs gemäß der Ausführungsform ist;
3A eine perspektivische Explosionsansicht einiger Komponenten der integrierten Einheit gemäß der Ausführungsform ist;
3 eine Endansicht entlang eines Pfeils IIIB in 3A in einem Zustand ist, in dem einige Komponenten montiert sind;
4 eine vergrößerte Längsschnittansicht eines zweiten Raums eines oberen Behälters 18b der integrierten Einheit gemäß der Ausführungsform ist;
5 eine entlang einer Linie V-V in 4 genommenen Querschnittansicht ist;
6 eine perspektivische Ansicht einer Ejektorbefestigungsplatte der integrierten Einheit gemäß der Ausführungsform ist;
7 eine perspektivische Ansicht eines Verteilungsblocks der integrierten Einheit gemäß der Ausführungsform ist;
8 eine perspektivische Ansicht des Verteilungsblocks ist, wenn er entlang eines Pfeils VIII in 7 betrachtet wird;
9 eine Seitenansicht des Verteilungsblocks ist, wenn er entlang eines Pfeils IX in 7 betrachtet wird;
10 eine Seitenansicht des Verteilungsblocks ist, wenn er entlang eines Pfeils X in 9 betrachtet wird;
11 eine perspektivische Ansicht einer Trennplatte der integrierten Einheit gemäß der Ausführungsform ist;
12 eine perspektivische Ansicht einer Kältemittelrückhalteplatte der integrierten Einheit gemäß der Ausführungsform ist;
13 eine vergrößerte Ansicht ist, die eine Vorsprungendoberfläche eines vorstehenden Abschnitts eines Verteilungsblocks gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; und
14 eine vergrößerte Ansicht ist, die eine Vorsprungendoberfläche eines vorstehenden Abschnitts eines Verteilungsblocks gemäß einer weiteren anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Nachstehend wird eine Struktur eines Fahrzeugkältekreislaufs 10 vom Ejektortyp gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 1 ist ein Kreislaufdiagramm des Kältekreislaufs 10 vom Ejektortyp. Ein Kompressor 11 zum Ansaugen und Komprimieren eines Kältemittels wird von einem nicht dargestellten Fahrzeugmotor zum Fahren durch eine elektromagnetische Kupplung 11a, einen Riemen und ähnliches angetrieben.
Als der Kompressor 11 kann entweder ein Kompressor mit variabler Verdrängung, der ein Kältemittelausstoßvermögen durch Ändern einer Ausstoßkapazität einstellen kann, oder ein Kompressor mit fester Verdrängung, der ein Kältemittelausstoßvermögen durch Ändern eines Kompressorbetriebsverhältnisses durch Eingreifen und Lösen der elektromagnetischen Kupplung 11a verwendet werden. Wenn ein elektrischer Kompressor als der Kompressor 11 verwendet wird, kann das Kältemittelausstoßvermögen durch Steuern der Drehzahl eines Elektromotors eingestellt werden.
Ein Strahler 12 ist auf einer Kältemittelausstoßseite des Kompressors 11 angeordnet. Der Strahler 12 führt den Wärmeaustausch zwischen einem von dem Kompressor 11 ausgestoßenen Hochdruckkältemittel und Luft außerhalb eines Fahrgastraums, die von einem nicht dargestellten Kühlventilator geblasen wird, durch, um dadurch das Hochdruckkältemittel zu kühlen. Als das Kältemittel für den Kältemittelkreislauf vom Ejektortyp wird in der vorliegenden Ausführungsform ein Kältemittel, dessen Hochdruck einen kritischen Druck nicht übersteigt, wie etwa ein CFC-basiertes Kältemittel oder HC-basiertes Kältemittel, verwendet, um einen unterkritischen Dampfkompressionskreislauf zu bilden. Daher dient der Strahler 12 als ein Kondensator zum Kondensieren des Kältemittels.
Ein Flüssigkeitssammler 12a ist auf einer Ausstoßseite des Strahlers 12 bereitgestellt. Der Flüssigkeitssammler 12a hat eine Behälterform mit einer Länge in einer vertikalen Richtung. Ein Flüssigkeitssammler 12a bildet einen Gas-Flüssigkeitsabscheider, der das Kältemittel in eine Gasphase und eine flüssige Phase abscheidet und überschüssiges flüssigphasiges Kältemittel des Kältekreises 10 darin lagert. Der Flüssigkeitssammler 12a ist mit einer Struktur zum Ausstoßen des flüssigphasigen Kältemittels in einem unteren Abschnitt der Behälterform versehen.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Flüssigkeitssammler 12a mit dem Strahler 12 integriert. Der Strahler 12 kann aufgebaut sein, so dass er einen Kondensationswärmeaustauschteil, der an einer stromaufwärtigen Stelle in Bezug auf einen Kältemittelstrom angeordnet ist, den Flüssigkeitssammler 12a, der das Kältemittel von dem Kondensationswärmeaustauschabschnitt zum Abscheiden des Kältemittels in eine Gasphase und eine flüssige Phase ansaugt, und einen Unterkühlungswärmeaustauschteil zum Unterkühlen eines gesättigten flüssigphasigen Kältemittels aus dem Flüssigkeitssammler 12a umfasst.
Ein thermisches Expansionsventil 13 ist auf einer Auslassseite des Flüssigkeitssammlers 12a bereitgestellt. Das thermische Expansionsventil 13 ist auf einer Auslassseite des Flüssigkeitssammlers 12a bereitgestellt. Das thermische Expansionsventil 13 dient als eine Dekompressionseinrichtung zum Dekomprimieren des flüssigphasigen Kältemittels aus dem Flüssigkeitssammler 12a. Das thermische Expansionsventil 13 hat einen Temperaturabtastteil 13a, der auf einem ansaugseitigen Durchgang des Kompressors 11 angeordnet ist. Das thermische Expansionsventil 13 erfasst einen Überhitzungsgrad des Kältemittels auf einer Ansaugseite des Kompressors 11 basierend auf einer Temperatur und einem Druck des Kältemittels auf der Ansaugseite des Kompressors 11 und stellt einen Ventilöffnungsgrad so ein, dass der Überhitzungsgrad des Kältemittels auf der Ansaugseite des Kompressors 11 auf einen vorgegebenen Wert gesteuert wird.
Ein Ejektor 14 ist auf einer Auslassseite des thermischen Expansionsventils 13 bereitgestellt. Der Ejektor 14 dient als eine Dekompressionseinrichtung zum Dekomprimieren des Kältemittels ebenso wie als eine Kältemittelzirkulationseinrichtung zum Zirkulieren des Kältemittels mittels einer Saugwirkung, die von einem mit hoher Geschwindigkeit ausgestoßenen Kältemittelstrom erzeugt wird. Auch kann die Saugwirkung als eine Mitreißwirkung verstanden werden. Auch kann die Kältemittelzirkulationseinrichtung als eine impulstransportierende Pumpe verstanden werden.
Der Ejektor 14 hat einen Düsenabschnitt 14a, der Kältemittel, welches das thermische Expansionsventil 13 durchlaufen und einen Zwischendruck hat, durch Verringern einer Durchgangsfläche weiter dekomprimiert und expandiert, und eine Kältemittelansaugöffnung 14b, die in dem gleichen Raum einer Kältemittelstrahlöffnung des Düsenabschnitts 14a angeordnet ist und gasphasiges Kältemittel von einem zweiten Verdampfer 18 saugt. Der Ejektor 14 hat ferner einen Mischabschnitt 14c zum Vermischen von Hochgeschwindigkeitskältemittel von dem Düsenabschnitt 14a und dem Kältemittel, das von der Kältemittelansaugöffnung 14b angesaugt wird, stromabwärtig von dem Düsenabschnitt 14a und der Kältemittelansaugöffnung 14b in Bezug auf den Kältemittelstrom.
Außerdem hat der Ejektor 14 einen Diffusorabschnitt 14d als einen Druckerhöhungsabschnitt stromabwärtig von dem Mischabschnitt 14c in Bezug auf den Strom des Kältemittels. Der Diffusorabschnitt 14d ist derart aufgebaut, dass eine Kältemitteldurchgangsfläche darin allmählich größer wird. Der Diffusorabschnitt 14d hat eine Funktion des Erhöhens des Kältemitteldrucks durch Senken der Geschwindigkeit des Kältemittelstroms. Hier kann die Funktion des Erhöhens des Kältemitteldrucks durch Senken der Geschwindigkeit des Kältemittelstroms als eine Funktion der Änderung der Geschwindigkeitsenergie des Kältemittels in Druckenergie verstanden werden.
Ein erster Verdampfer 15 ist mit einer Auslassseite des Diffusorabschnitts 14d verbunden. Ein Auslass des ersten Verdampfers 15 ist mit einer Ansaugöffnung des Kompressors 11 verbunden. Ferner ist ein stromaufwärtiges Ende eines Verzweigungsdurchgangs 16 mit einem Verzweigungspunkt Z zwischen einem Auslass des thermischen Expansionsventils 13 und dem Einlass des Ejektors 14 verbunden. Ein stromabwärtiges Ende des Verzweigungsdurchgangs 16 ist mit der Kältemittelansaugöffnung 14b des Ejektors 14 verbunden. Der verzweigte Punkt Z in 1 zeigt einen Verzweigungspunkt des Verzweigungsdurchgangs 16 an.
Eine Drosselvorrichtung 17 ist auf dem Verzweigungsdurchgang 16 angeordnet. Ferner ist ein zweiter Verdampfer 18 in Bezug auf den Kältemittelstrom stromabwärtig von der Drosselvorrichtung 17 angeordnet. Die Drosselvorrichtung 17 dient als eine Dekompressionseinrichtung mit einer Funktion zum Einstellen eines Durchsatzes des Kältemittels in Richtung des zweiten Verdampfers 18. Die Drosselvorrichtung 17 kann als ein anderer Dekompressionsteil zum Dekomprimieren des Kältemittels getrennt von dem Ejektor 14 verstanden werden. Insbesondere kann die Drosselvorrichtung 17 aus einer festen Drossel, wie etwa einem Kapillarrohr oder einer Mündung aufgebaut werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Kapillarrohr 17a verwendet.
In einem Fall, in dem der Kältekreislauf 10 vom Ejektortyp der vorliegenden Erfindung für eine Kältekreislaufvorrichtung für eine Fahrzeugklimaanlage verwendet wird, ist ein Raum, der gekühlt werden soll, ein Inneres eines Fahrgastraums. In einem Fall, in dem der Kältekreislauf 10 vom Ejektortyp der vorliegenden Ausführungsform für eine Kältekreislaufvorrichtung für ein Tiefkühlauto verwendet wird, ist ein Raum, der gekühlt werden soll, ein Inneres einer Kühlschrank-Gefriervorrichtung.
Hier in der vorliegenden Ausführungsform sind der Ejektor 14, die ersten und zweiten Verdampfer 15, 18 und die Drosselvorrichtung 17 zu einer einzelnen integrierten Einheit 20 integriert. Als nächstes wird eine spezifische Struktur der integrierten Einheit 20 unter Bezug auf 2 bis 5 beschrieben. 2 ist eine perspektivische Explosionsansicht der integrierten Einheit 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. 3A ist eine perspektivische Explosionsansicht einiger Komponenten der integrierten Einheit 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. 3B ist eine Perspektivansicht in einem Zustand, in dem einige der in 3A gezeigten Komponenten montiert sind. 4 ist ein vertikaler Querschnitt eines zweiten Raums 28 eines oberen Behälters 18b gemäß der vorliegenden Ausführungsform. 5 ist ein entlang einer Linie V-V in 4 genommener Querschnitt.
Die ersten und zweiten Verdampfer 15, 18 sind in einem nicht dargestellten Gehäuse untergebracht. Die ersten und zweiten Verdampfer 15, 18 sind zu einer vollständig einzelnen Verdampferstruktur integriert. Der erste Verdampfer 15 bildet in Bezug auf eine Luftströmungsrichtung A einen stromaufwärtigen Abschnitt der Verdampferstruktur. Der zweite Verdampfer 18 bildet in Bezug auf die Luftströmungsrichtung A einen stromabwärtigen Abschnitt der Verdampferstruktur.
Ein elektrisches Gebläse 19 bläst Luft, die gekühlt werden soll, in der Luftströmungsrichtung A in gemeinsame Durchgänge der ersten und zweiten Verdampfer 15, 18. Eine gekühlte Luft, die durch den ersten und zweiten Verdampfer 15, 18 gekühlt wurde, wird in einen nicht dargestellten Raum, der gekühlt werden soll, geleitet.
Der erste Verdampfer 15 und der zweite Verdampfer 18 haben die gleiche Grundstruktur. Der erste Verdampfer 15 und der zweite Verdampfer 18 haben jeweils einen Wärmeaustauschteil 15a, 18a und obere und untere Behälter 15b, 15c, 18b, 18c an oberen und unteren Seiten des Wärmeaustauschteils 15a, 18a angeordnet.
Jeder Wärmeaustauschteil 15a, 18a hat mehrere Rohre 21, die sich in einer Auf- und Abrichtung erstrecken. Durchgänge zum Zulassen, dass ein Wärmeaustauschmedium strömt, sind in den Rohren 21 bereitgestellt. In der vorliegenden Ausführungsform werden die Durchgänge, um zuzulassen, dass die zu kühlende Luft strömt, bereitgestellt. Lamellen 22 sind zwischen den Rohren 21 angeordnet. Die Lamellen 22 sind mit den Rohren 21 verbunden. Das heißt, der Wärmeaustauschteil 15a, 18a ist aus einem Stapel von Rohren 21 und Lamellen 22 aufgebaut.
Die Rohre 21 und die Lamellen 22 sind abwechselnd in einer rechten und linken Richtung des Wärmeaustauschteils 15a, 18a gestapelt. Der Stapel von Rohren 21 und Lamellen 22 ist über eine gesamte Breite des Wärmeaustauschteils 15a, 18a ausgebildet. Die von dem elektrischen Gebläse 19 geblasene Luft durchläuft Zwischenräume, die in dem Stapel von Rohren 21 und Lamellen 22 bereitgestellt sind.
Das Rohr 21 ist ein Flachrohr mit einer Hauptachse eines Querschnitts in der Luftströmungsrichtung A. Die Lamelle 22 ist zum Beispiel eine gewellte Lamelle, die durch Biegen eines dünnen Blechs in einer Wellenform ausgebildet wird. Die Lamelle 22 ist mit einer flachen äußeren Oberfläche des Rohrs 21 verbunden. Die Lamelle 22 hat eine Funktion der Vergrößerung einer Wärmeübertragungsfläche der Luft. Als eine andere Ausführungsform kann der Wärmeaustauschteil 15a, 18a ohne Lamellen 22 aufgebaut sein.
Die Rohre 21 des Wärmeaustauschteils 15a und die Rohre 21 des Wärmeaustauschteils 18a bilden Kältemitteldurchgänge darin, die voneinander getrennt sind. Die oberen und unteren Behälter 15b, 15c des ersten Verdampfers 15 und der oberen und unteren Behälter 18b, 18c des zweiten Verdampfers 18 haben jeweils eine Form, die sich in einer Anordnungsrichtung der mehreren Rohre 21 erstreckt. Die Anordnungsrichtung der Rohre 21 entspricht einer Rechts- und Linksrichtung in 2 und ist senkrecht zu der Luftströmungsrichtung A.
Obere und untere Enden der Rohre 21 des Wärmeaustauschteils 15a sind in die oberen und unteren Behälter 15b, 15c des ersten Verdampfer 15 eingesetzt. Die oberen und unteren Behälter 15b, 15c haben nicht dargestellte Rohreingreiflochabschnitte, mit denen die oberen und unteren Enden der Rohre 21 verbunden sind. Die oberen und unteren Enden der Rohre 21 des Wärmeaustauschteils 15a sind in Verbindung mit Innenräumen der oberen und unteren Behälter 15b, 15c.
Ebenso sind obere und untere Enden der Rohre 21 des Wärmeaustauschteils 18a in die oberen und unteren Behälter 18b, 18c des zweiten Verdampfers 18 eingesetzt. Die oberen und unteren Behälter 18b, 18c haben nicht dargestellte Rohreingreiflochabschnitte, mit denen obere und untere Enden der Rohre 21 verbunden sind. Die oberen und unteren Enden der Rohre 21 des Wärmeaustauschteils 18a stehen in Verbindung mit Innenräumen der oberen und unteren Behälter 18a, 18c.
Die oberen und unteren Behälter 15b, 15c, 18b, 18c dienen dazu, den Kältemittelstrom in die Rohre 21 des entsprechenden Wärmeaustauschteils 15a, 18a zu verteilen oder den Kältemittelstrom aus den Rohren 21 darin zu sammeln. Die oberen Behälter 15b, 18b sind integral miteinander ausgebildet. Ebenso sind die unteren Behälter 15c, 18c integral miteinander ausgebildet.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die zwei oberen Behälter 15b, 18b aus einem ersten Abteilungskörper 40 und einem zweiten Abteilungskörper 41 aufgebaut, wobei der erste Körper 40 angrenzend an die Rohre ist und sich in einer Behälterlängsrichtung erstreckt, die der Rohranordnungsrichtung entspricht, wobei der zweite Abteilungskörper 41 in Bezug auf den ersten Abteilungskörper 40 entgegengesetzt zu den Rohren ist und sich in der Behälterlängsrichtung erstreckt. Durch Koppeln und Verbinden der ersten und zweiten Abteilungskörper 40, 41 miteinander werden in der Luftströmungsrichtung A zwei Rohrformen, die sich in der Behälterlängsrichtung erstrecken, ausgebildet.
Ein Ende der zwei rohrförmigen Formen der oberen Behälter 15b, 18b ist mit einer Kappe 43 bedeckt. Auf diese Weise werden die zwei oberen Behälter 15b, 18b ausgebildet. Der erste Abteilungskörper 40 hat einen W-förmigen Querschnitt zum integralen Ausbilden von halbrohrförmigen Formen der zwei oberen Behälter 15b, 18b auf einer zu den Rohren 21 angrenzenden Seite. Andererseits hat der zweite Abteilungskörper 41 einen M-förmigen Querschnitt zum integralen Ausbilden von halbrohrförmigen Formen der zwei oberen Behälter 15b, 18b auf der in Bezug auf den ersten Abteilungskörper 40 entgegengesetzten Seite der Rohre 21.
Komponenten der Verdampferstruktur, wie etwa die Rohre 21, die Lamellen 22, die oberen und unteren Behälter 15b, 15c, 18b, 18c sind aus einem Metallmaterial mit hoher Wärmeleitfähigkeit und guten Hartlöteigenschaften, wie etwa Aluminium, gefertigt. In einem Fall, in dem die Komponenten aus Aluminiummaterialien gebildet sind, werden aller der Komponenten der ersten und zweiten Verdampfer 15, 18 durch Hartlöten integriert.
In der vorliegenden Ausführungsform sind eine Durchgangsausbildungseinheit 80 zum Bereitstellen eines Kältemitteleinlasses und eines Kältemittelauslasses und das Kapillarrohr 17a zum Bilden der Drosselvorrichtung 17 ebenfalls durch Hartlöten mit den ersten und zweiten Verdampfern 15, 17 integriert. Das Kapillarrohr 17a und die Durchgangsausbildungseinheit 80 sind ähnlich den Komponenten der Verdampferstruktur aus Aluminiummaterialien gefertigt.
In Bezug auf den Ejektor 14 ist der Düsenabschnitt 14a mit einem engen Durchgang mit hoher Genauigkeit ausgebildet. Wenn zum Beispiel der Ejektor 14 hartgelötet wird, wird der Düsenabschnitt 14a aufgrund einer hohen Hartlöttemperatur, wie etwa ungefähr 600 Grad Celsius, thermisch verformt. Als solches ist es schwierig, eine Durchgangsform und Abmessung des Düsenabschnitts 14a, wie ursprünglich konstruiert, aufrecht zu erhalten.
In der vorliegenden Ausführungsform wird der Ejektor 14 daher an den zweiten Verdampfer 18 montiert, nachdem die ersten und zweiten Verdampfer 15, 18, die Durchgangsausbildungseinheit 80 und das Kapillarrohr 17a integral hartgelötet wurden.
In dem Ejektor 14 ist der Düsenabschnitt 14a aus einem Material, wie etwa nichtrostendem Stahl, Messing oder ähnlichem, gefertigt. Andererseits ist ein Gehäuseabschnitt, der die Kältemittelansaugöffnung 14b, den Mischabschnitt 14c, den Diffusorabschnitt 14d, abgesehen von dem Düsenabschnitt 14a, bildet, aus einem Metallmaterial, wie etwa Kupfer, Aluminium, oder einem Nichtmetallmaterial, wie etwa einem Harz, gefertigt.
Der Ejektor 14 wird nach einem Hartlötschritt, der durchgeführt wird, um die ersten und zweiten Verdampfer 15, 18 und ähnliche in einem Montageverfahren integral hartzulöten, durch ein Durchgangsloch 83a eines Verteilungsblocks 83 und ein Loch eines Hauptdurchgangsöffnungsabschnitts 49 einer Innenplatte 82 in ein Inneres des oberen Behälters 18b eingesetzt.
Eine Ejektorbefestigungsplatte 54 ist in dem Innenraum des oberen Behälters 18b des zweiten Verdampfers 18 an einem in Bezug auf seine Längsrichtung im Wesentlichen mittleren Abschnitt angeordnet und mit einer inneren Oberfläche des oberen Behälters 18b hartgelötet. 6 ist eine perspektivische Ansicht der Ejektorbefestigungsplatte 54 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Die Ejektorbefestigungsplatte 54 hat einen im Allgemeinen plattenförmigen Abschnitt und einen zylindrischen Abschnitt 54a, der integral mit dem plattenförmigen Abschnitt ausgebildet ist.
Der Diffusorabschnitt 14d des Ejektors 14 greift mit einem Innenumfang des zylindrischen Abschnitts 54a ein und ist daran befestigt. Auch hat die Ejektorbefestigungsplatte 54 eine Funktion des Trennens des Innenraums des oberen Behälters 18b in der Längsrichtung des oberen Behälters 18b in einen ersten Raum 27 und einen zweiten Raum 28. Der erste Raum 27 dient als ein Sammelbehälter zum Sammeln des Kältemittels aus den Rohren 21. Andererseits dient der zweite Raum 28 als ein Verteilungsbehälter zum Verteilen des Kältemittels in die Rohre 21.
Ein Eingreifabschnitt zwischen dem zylindrischen Abschnitt 54a und dem Diffusorabschnitt 14d ist mit einem nicht dargestellten O-Ring abgedichtet. Ein Stiftabschnitt 54b, der sich von der Ejektorbefestigungsplatte 54 in eine Aufwärtsrichtung erstreckt, geht durch einen schlitzähnlichen Öffnungsabschnitt 55, der auf einer oberen Wand des oberen Behälters 18b ausgebildet ist und gecrimpt ist, um an dem oberen Behälter 18b befestigt zu sein. Als solches hat die Ejektorbefestigungsplatte 54 eine Struktur, die fähig ist, vor dem Hartlöten vorläufig an dem oberen Behälter 18b befestigt zu werden.
Der Ejektor 14 hat eine lange, schmale zylindrische Form, die sich in einer Axialrichtung des Düsenabschnitts 14a erstreckt. Der Ejektor 14 ist parallel zu dem oberen Behälter 18b angeordnet, so dass eine Längsrichtung der zylindrischen Form mit der Längsrichtung des oberen Behälters 18b zusammenfällt.
Eine Trenneinrichtung 30 ist in einem Innenraum des oberen Behälters 15b des ersten Verdampfers 15 an einer in Bezug auf dessen Längsrichtung im Wesentlichen mittleren Position angeordnet. Die Trenneinrichtung 30 hat eine Funktion zum Trennen des Innenraums des oberen Behälters 15b in Bezug auf die Längsrichtung des oberen Behälters 15b in einen dritten Raum 31 und einen vierten Raum 32. Der dritte Raum 31 dient als ein Sammelbehälter zum Sammeln des Kältemittels aus den Rohren 21. Andererseits dient der vierte Raum 32 als ein Verteilungsbehälter zum Verteilen des Kältemittels in die Rohre 21.
Das Kapillarrohr 17a ist auf einem Muldenabschnitt angeordnet, der in der Mitte des M-förmigen zweiten Abteilungskörpers 41 ausgebildet ist. Das Kapillarrohr 17a ist integral mit den äußeren Oberflächen der oberen Behälter 15b, 18b hartgelötet.
Ein Ende des Kapillarrohrs 17a, das einen Kältemittelauslass bildet, geht durch ein Durchgangsloch der Kappe 43, die die Enden der oberen Behälter 15b, 18b bedeckt, und ist zum Inneren des zweiten Raums 28 offen.
Die Durchgangsausbildungseinheit 80 ist integral mit anderen Enden der oberen Behälter 15b, 18b der ersten und zweiten Verdampfer 15, 18 hartgelötet. Die Durchgangsbildungseinheit 80 umfasst eine Außenplatte 81, die Innenplatte 82, den Verteilungsblock 83, einen Verbindungsblock 84 und ein Sperrelement 63. Die Durchgangsausbildungseinheit 80 kann als ein Verteilungsteil verstanden werden, der in Bezug auf den Kältemittelstrom zum Verteilen des in ihn eingeleiteten Kältemittels in mehrere Kältemitteldurchgänge stromaufwärtig von einem Wärmeaustauschabschnitt angeordnet ist. Auch kann die Durchgangsausbildungseinheit 80 als ein Durchgangsabschnitt verstanden werden.
Die Außenplatte 81 und die Innenplatte 82 sind jeweils durch Pressen eines plattenförmigen Aluminiumelements ausgebildet. Ein Zuströmungsdurchgang 23 und ein Ablaufdurchgang 24 werden gebildet, indem diese Platten 81, 82 miteinander verbunden werden.
In der vorliegenden Ausführungsform hat die Außenplatte 81 einen Lochabschnitt 81a in seiner Mitte zum Aufnehmen des Verteilungsblocks 83 darin. Die Außenplatte 81 ist mit Rillenabschnitten 23a, 24a ausgebildet, die jeweils einen halbkreisförmigen Querschnitt haben. Der Rillenabschnitt 23a ist ausgebildet, um einen Durchgang bereitzustellen, der sich in einer Richtung senkrecht zu der Längsrichtung des oberen Behälters 18b und in Richtung des Lochabschnitts 81a erstreckt. Beide Enden des Durchgangs, der durch den Rillenabschnitt 23a bereitgestellt ist, sind in eine Strömungsrichtung offen, ohne Durchgangswände zu haben.
Der Rillenabschnitt 24a ist bereitgestellt, um sich im Wesentlichen in einer G-Form zu erstrecken, um den Lochabschnitt 81a zu umgeben. Ein Ende eines durch den Rillenabschnitt 24a bereitgestellten Durchgangs ist von einer Durchgangswand umgeben, und ein durch das Ende des Durchgangs bereitgestellter Raum hat eine Form, die einem Viertel einer Kugel entspricht. Andererseits ist das andere Ende des durch den Rillenabschnitt 24a bereitgestellten Durchgangs in einer Strömungsrichtung des Durchgangs offen, ohne eine Durchgangswand zu haben. Auch an dem anderen Ende des Durchgangs wird eine Querschnittfläche einmal in Richtung seines offenen Endes größer und bleibt in der Nähe des offenen Endes konstant.
Der Hauptöffnungsabschnitt 49 ist in der Mitte der Innenplatte 82 ausgebildet. Der Hauptöffnungsabschnitt 49 hat die gleiche Form wie ein Querschnitt des Innenraums des oberen Behälters 18b. Ferner hat die Innenplatte 82 einen Kältemittelauslassöffnungsabschnitt 51 angrenzend zu dem Hauptdurchgangsöffnungsabschnitt 49. Der Kältemittelauslassöffnungsabschnitt 51 hat die gleiche Form wie der Hauptdurchgangsöffnungsabschnitt 49. Die Innenplatte 82 hat einen Verzweigungsdurchgangsöffnungsabschnitt 50 zwischen dem Hauptdurchgangsöffnungsabschnitt 49 und dem Kältemittelauslassöffnungsabschnitt 51. Das Kapillarrohr 17a ist in den Verzweigungsöffnungsabschnitt 50 eingesetzt.
Die Innenplatte 82 hat Rillenabschnitte 23b, 24b, die jeweils einen Durchgang mit einem halbkreisförmigen Querschnitt bereitstellen. Der Rillenabschnitt 23b bildet den Durchgang von einer Außenumfangsseite in Richtung des Hauptdurchgangsöffnungsabschnitts 49. Ein Ende des durch den Rillenabschnitt 23b bereitgestellten Durchgangs ist in Richtung der Außenumfangsseite offen, ohne eine Durchgangswand zu haben. Andererseits ist das andere Ende des Durchgangs, der durch den Rillenabschnitt 23b, der auf einer Innenumfangsseite ist, bereitgestellt ist, von einer Durchgangswand umgeben. Ein Raum, der durch das andere Ende des Rillenabschnitts 23b bereitgestellt ist, hat eine Form, die einer Kegelhälfte entspricht.
Der Rillenabschnitt 24b ist derart ausgebildet, dass er sich im Wesentlichen in einer G-Form erstreckt, um den Hauptdurchgangsöffnungsabschnitt 49 zu umgeben. Ein Ende des durch den Rillenabschnitt 24b bereitgestellten Durchgangs ist in Richtung des Kältemittelauslassöffnungsabschnitts 51 offen, ohne eine Durchgangswand zu haben. Andererseits ist das andere Ende des durch den Rillenabschnitts 24b bereitgestellten Rillenabschnitts 24b in Bezug auf eine Strömungsrichtung des Durchgangs offen, ohne eine Durchgangswand zu haben. Auch an dem anderen Ende wird eine Querschnittfläche des Durchgangs einmal in Richtung des offenen Endes größer und bleibt dann in der Nähe des offenen Endes konstant. Das Ende des Durchgangs des Rillenabschnitts 24b hat einen spitz zulaufenden Boden, und das andere Ende des Durchgangs des Rillenabschnitts 24b hat einen flachen Boden.
Die Innenplatte 82 hat Stiftabschnitte 82a, 82b, 82c. Die Innenplatte 82 hat acht Stiftabschnitte 82a. Die Stiftabschnitte 82a haben eine Funktion zum vorläufigen Befestigen der Außenplatte 81 und der Innenplatte 82. Die Stiftabschnitte 82a sind auf Umfängen der Rillenabschnitte 23b, 24b ausgebildet. Durch die Stiftabschnitte 82a können die Innenplatte 82 und die Außenplatte 81 vor dem Hartlöten vorläufig aneinander befestigt werden.
Die Innenplatte 82 hat zwei Stiftabschnitte 82b. Die Stiftabschnitte 82b haben eine Funktion zum vorläufigen Befestigen der Innenplatte 82 an den Wärmeaustauschteilen 15a, 18a. Die Innenplatte 82 hat drei Stiftabschnitte 82c. die Stiftabschnitte 82c haben eine Funktion zum vorläufigen Befestigen der Innenplatte 82 an dem Verteilungsblock 83.
Die Stiftabschnitte 82c befinden sich auf einem Umfang des Hauptdurchgangsöffnungsabschnitts 49, um den Verteilungsblock 83 in drei Richtungen zu befestigen. Durch die Stiftabschnitte 82c können die Innenplatte 82 und der Verteilungsblock 83 vor dem Hartlöten vorläufig befestigt werden.
Der Zuströmungsdurchgang 23 wird durch Verbinden der Rillenabschnitte 23a, 23b ausgebildet. Der Zuströmungsdurchgang 23 kann auch als ein Zuführungsdurchgang zum Zuführen des Kältemittels in auf dem Verteilungsblock 83 ausgebildete Öffnungen 83b, 83c verstanden werden. Auch wird der Ablaufdurchgang 24 durch Verbinden der Rillenabschnitte 24a, 24b gebildet.
Eine Struktur des Verteilungsblocks 83 wird unter Bezug auf 7 bis 10 beschrieben. 7 ist eine perspektivische Ansicht des Verteilungsblocks 83 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. 8 ist eine perspektivische Ansicht des Verteilungsblocks 83, wenn er entlang eines Pfeils VIII in 7 betrachtet wird. 9 ist eine perspektivische Ansicht des Verteilungsblocks 83, wenn er entlang eines Pfeils IX in 7 betrachtet wird. 10 ist eine perspektivische Ansicht des Verteilungsblocks 83, wenn er entlang eines Pfeils X in 9 betrachtet wird.
Der Verteilungsblock 83 hat einen Körper mit einer rechteckigen Parallelepipedform, dessen Mittelabschnitt leicht gebogen ist. Das Durchgangsloch 83a ist in einer Mitte des Körpers des Verteilungsblocks 83 als ein Einsetzabschnitt ausgebildet, um zu zulassen, dass der Ejektor 14 hindurch geht. Das Durchgangsloch 83a hat einen Durchmesser, so dass der Ejektor 14a in es eingesetzt werden kann.
Der Verteilungsblock 83 hat einen zylindrischen Abschnitt 83d mit einer zylindrischen Form, die parallel zu einer Einsetzrichtung des Ejektors 14 vorsteht. Eine Vorsprunghöhe des zylindrischen Abschnitts 83d hat im Wesentlichen die Hälfte einer Dicke des Körpers des Verteilungsblocks 83. Das Durchgangsloch 83d ist auch im Inneren des zylindrischen Abschnitts 83d ausgebildet. Ein kreisförmiger Querschnitt des Durchgangslochs 83a innerhalb des zylindrischen Abschnitts 83d ist ein wenig kleiner als ein kreisförmiger Querschnitt des Durchgangslochs 83a innerhalb des Körpers des Verteilungsblocks 83.
Der Verteilungsblock 83 hat einen vorstehenden Abschnitt 83f mit einer kreisförmigen Form auf seiner einen Seite. Eine Vorsprungendoberfläche des vorstehenden Abschnitts 83f hat eine gleiche Form wie eine Querschnittform des Durchgangs, der durch den Rillenabschnitt 23a der Außenplatte 81 bereitgestellt wird. In der vorliegenden Ausführungsform hat die Form der Vorsprungendoberfläche des vorstehenden Abschnitts 83f eine kreisförmige Form. Materialkosten als solche können gesenkt werden.
Der vorstehende Abschnitt 83f ist derart ausgebildet, dass eine Sehne der halbkreisförmigen Form der Vorsprungendoberfläche senkrecht zu einer Achse des Durchgangslochs 83a ist. Die Vorsprungendoberfläche des vorstehenden Abschnitts 83f kann als eine Verteilungsoberfläche verstanden werden, die ein Ende des Zuströmungsdurchgangs 23 definiert.
Ferner ist die Vorsprungendoberfläche des vorstehenden Abschnitts 83f mit dem Hauptöffnungsabschnitt 83b eines Hauptdurchgangs 25a ausgebildet, der senkrecht von der Vorsprungendoberfläche zu dem Durchgangsloch 83a durchdringt. Der Hauptdurchgang 25a stellt einen Durchgang mit einem kreisförmigen Querschnitt bereit. Der Hauptdurchgang 25a hat eine Achse, die durch eine Mitte des kreisförmigen Querschnitts des Durchgangslochs 83a geht. Der Hauptdurchgang 25a kann als ein erster Durchgang zum Zuführen des Kältemittels an den Wärmeaustauschteil 15a verstanden werden. Der Hauptöffnungsabschnitt 83b kann als ein erster Öffnungsabschnitt verstanden werden. Der Hauptöffnungsabschnitt 83b hat eine kreisförmige Form. Der Hauptöffnungsabschnitt 83b ist derart ausgebildet, dass seine Mitte sich auf einem Radius befindet, der senkrecht zu der Sehne der halbreisförmigen Vorsprungendoberfläche des vorstehenden Abschnitts 83f ist.
Die Vorsprungendoberfläche des vorstehenden Abschnitts 83f ist mit einem Verzweigungsöffnungsabschnitt 83c des Verzweigungsdurchgangs 16 versehen, der senkrecht von der Vorsprungendoberfläche zu einem Einsetzloch 83g vorsteht. Der Verzweigungsdurchgang 16 stellt einen Durchgang mit einem kreisförmigen Querschnitt bereit. Der Verzweigungsdurchgang 16 hat eine Achse parallel zu der Achse des Hauptdurchgangs 25a. Der Verzweigungsdurchgang 16 kann als ein zweiter Durchgang zum Zuführen des Kältemittels an den Wärmeaustauschteil 18a verstanden werden, und der Verzweigungsabschnitt 83c kann als ein zweiter Öffnungsabschnitt verstanden werden.
Der Verzweigungsöffnungsabschnitt 83c hat eine kreisförmige Form. Ein minimaler Abstand zwischen einem Öffnungsrand des Verzweigungsöffnungsabschnitt 83c und einem Vorsprungrand der Vorsprungendoberfläche ist gleich einem minimalen Abstand zwischen einem Öffnungsrand des Hauptöffnungsabschnitts 83b und dem Vorsprungrand der Vorsprungendoberfläche. Diese minimalen Abstände sind, wie in 9 gezeigt, als Abstände T definiert. Die Vorsprungendoberfläche, der Hauptöffnungsabschnitt 83b, der Verzweigungsöffnungsabschnitt 83c des vorstehenden Abschnitts 83f sind senkrecht zu der Achse des Zuströmungsdurchgangs 23. Auch sind der Hauptdurchgang 25a und der Verzweigungsdurchgang 16 parallel zu einer Strömungsrichtung des Kältemittels des Zuströmungsdurchgangs 23 ausgebildet. Der Verzweigungsdurchgang 16 steht in Verbindung mit dem Einsetzloch 83g.
Das Einsetzloch 83g ist ausgebildet, um zuzulassen, dass das Kapillarrohr 7a darin eingesetzt wird. Das Einsetzloch 83g hat einen Tiefe von im Wesentlichen zwei Dritteln einer Dicke des Körpers des Verteilungsblocks 83 und dringt folglich nicht durch den Körper des Verteilungsblocks 83. Das Einsetzloch 83g hat eine Achse parallel zu der Achse des Durchgangslochs 83a. Eine Anordnungsbeziehung zwischen dem Einsetzloch 83g und dem Durchgangsloch 83a ist die gleiche wie eine Anordnungsbeziehung zwischen dem Hauptdurchgangsöffnungsabschnitt 49 und dem Verzweigungsdurchgangsöffnungsabschnitt 50 der Innenplatte 82.
Der Verteilungsblock 83 hat drei Eingreifabschnitte 83e. Die Eingreifabschnitte 83e sind an Stellen ausgebildet, die den Stiftabschnitten 82c entsprechen. Die Stiftabschnitte 82c sind über die Eingreifabschnitte 83e gebogen, und folglich haben die Eingreifabschnitte 83e eine Funktion des Verbindens des Verteilungsblocks 83 und der Innenplatte 82.
Der Verbindungsblock 84 ist mit dem Kältemitteleinlass 25 und dem Kältemittelauslass 26 versehen. Der Kältemittelauslass 26 hat einen Durchmesser, der größer als ein Durchmesser des Kältemitteleinlasses 25 ist. Der Kältemitteleinlass 25 ist angeordnet, um das eine offene Ende des Zuströmungsdurchgangs 23 zu bedecken, das entgegengesetzt zu dem anderen offenen Ende ist, an dem die Vorsprungendoberfläche des vorstehenden Abschnitts 83f des Verteilungsblocks 83 angeordnet ist. Der Kältemittelauslass 26 ist angeordnet, um das eine offene Ende des Ablaufdurchgangs 24 zu bedecken, das entgegengesetzt zu dem anderen offenen Ende des Ablaufdurchgangs 24 ist, das den Kältemittelauslassöffnungsabschnitt 51 definiert.
Das Sperrelement 63 dient dazu, das Durchgangsloch 83a des Verteilungsblocks 83 zu sperren, nachdem der Ejektor 14 durch das Durchgangsloch 83a in das Innere des oberen Behälters 18b eingesetzt wurde. Ferner hat das Sperrelement 63 eine Funktion des Befestigens des Ejektors 14 in Bezug auf die Längsrichtung, indem die vorstehenden Stücke 63b davon in Kontakt mit dem Einlassseitenende des Ejektors 14 in Bezug auf die Längsrichtung gebracht werden.
Das Sperrelement 63 hat einen Basisabschnitt 63a mit einer Scheibenform und zwei vorstehenden Stücken 63b, die sich senkrecht von dem Basisabschnitt 63a erstrecken. Der Basisabschnitt 63a und die vorstehenden Stücke 63b sind integral miteinander ausgebildet. Die vorstehenden Stücke 63b erstrecken sich in die Längsrichtung des Ejektors 14. Die vorstehenden Stücke 63b haben jeweils eine halbkreisförmige Form im Querschnitt, der senkrecht zu ihrer Ausdehnungsrichtung definiert ist. Die vorstehenden Stücke 63b sind derart ausgebildet, dass eine Sehne der Halbkreisform jedes vorstehenden Stücks 63b parallel zu der Achse des Hauptdurchgangs 25a ist.
Eine Trennplatte 56 ist in dem zweiten Raum 28 des oberen Behälters 18b in einer mittleren Position in Bezug auf eine Oben- und Untenrichtung angeordnet. 11 ist eine perspektivische Ansicht der Trennplatte 56 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Die Trennplatte 56 ist ein Plattenelement, das sich in der Längsrichtung des oberen Behälters 18b erstreckt, und ist mit der inneren Oberfläche des oberen Behälters 18b hartgelötet.
Der zweite Raum 28 des oberen Behälters 18b wird ferner durch die Trennplatte 56 in der Oben- und Untenrichtung in zwei Räume, das heißt, einen oberen Raum 28a und einen unteren Raum 28b geteilt. Die Trennplatte 56 hat einen gebogenen Abschnitt 56a, der an einem Ende davon senkrecht und nach oben gebogen ist. Ferner hat die Trennplatte 56 einen Stiftabschnitt 56b, der von einem Ende des gebogenen Abschnitts 56a nach oben vorsteht.
Der Stiftabschnitt 56 ist durch einen schlitzähnlichen Lochabschnitt 57 der oberen Wand des oberen Behälters 18b gecrimpt, um an dem oberen Behälter 18b befestigt zu werden. Als solches kann die Trennplatte 56 vor dem Hartlöten vorläufig an dem oberen Behälter 18b befestigt werden. Auch steht das Auslassende des Kapillarrohrs 17a in Verbindung mit dem unteren Raum 28b des zweiten Raums 28, indem ein vorgegebener Zwischenraum zwischen dem gebogenen Abschnitt 56a der Trennplatte 56 und dem Auslassende des Kapillarrohrs 17a bereitgestellt wird.
Die Trennplatte 56 hat Rippen 56c auf einer Innenseite der Biegung des gebogenen Abschnitts 56a. Die Rippen 56c werden durch Prägen ausgebildet und stehen in einer Dreieckform vor. Die Rippen 56c stellen die Steifheit des gebogenen Abschnitts 56a der Trennplatte 56 sicher, um eine Änderung in einem gebogenen Winkel zu beschränken.
Die Trennplatte 56 hat einen gebogenen Abschnitt 56d, der senkrecht und nach unten gebogen ist, an einem zu der Ejektorbefestigungsplatte 54 angrenzenden Ende. Der gebogene Abschnitt 56d steht in Kontakt mit der Ejektorbefestigungsplatte 54 und dem ersten Abteilungselement 40 des oberen Behälters 18b ist mit ihnen hartgelötet.
Hier ist der Auslass des Diffusorabschnitts 14d angeordnet, um den zylindrischen Abschnitt 54a der Ejektorbefestigungsplatte 54 durchzulassen. Der Auslass des Diffusorabschnitts 14d steht in den oberen Raum 28a des zweiten Raums 28 des oberen Behälters 18b vor. Der Auslass des Diffusorabschnitts 14d steht direkt in Verbindung mit dem Inneren des oberen Raums 28a.
Die Trennplatte 56 ist mit einem Rillenabschnitt 56e ausgebildet, der angrenzend an den gebogenen Abschnitt 56d nach unten vertieft ist. Eine Unterseite des Auslasses des Diffusorabschnitts 14d des Ejektors 14 ist auf dem Rillenabschnitt 56e eingepasst. Ein Führungsabschnitt 56f ist auf der Trennplatte 56 ausgebildet, um sich von dem Rillenabschnitt 56e zu erstrecken. Der Führungsabschnitt 56f hat eine Bogenform und ist geneigt, um das aus dem Auslass des Diffusorabschnitts 14d strömende Kältemittel reibungslos zu leiten.
Der obere Raum 28a des oberen Behälters 18b steht durch Verbindungslochabschnitte 58 in Verbindung mit dem vierten Raum 32 des oberen Behälters 15b des ersten Verdampfers 15. Die Verbindungslochabschnitte 58 sind an mehreren Stellen in der Behälterlängsrichtung ausgebildet. in der vorliegenden Ausführungsform sind vier Verbindungslochabschnitte 58 ausgebildet.
Die Verbindungslochabschnitte 58 sind an einem Verbindungsabschnitt zwischen dem oberen Behälter 15b und dem unteren Behälter 18b ausgebildet. Insbesondere sind eine flache Wand 60, die in einer Mitte des W-förmigen ersten Abteilungselements 40 bereitgestellt ist, und eine flache Wand 61, die in einer Mitte des M-förmigen zweiten Abteilungselements 41 bereitgestellt ist, durch Hartlöten miteinander verbunden. Hier sind vertiefte Abschnitte, die nach oben vertieft sind, auf der flachen Wand 61 des Abteilungselements 41 ausgebildet, so dass die Verbindungslochabschnitte 58 durch Räume bereitgestellt sind, die von den vertieften Abschnitten und der flachen Wand 60 des Abteilungselements 40 umgeben sind.
Eine Kältemittelrückhalteplatte 64 ist in dem unteren Raum 28b des oberen Behälters 18b in einer mittleren Position in Bezug auf die Oben- und Untenrichtung angeordnet. 12 ist eine perspektivische Ansicht der Kältemittelrückhalteplatte 64 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Die Kältemittelrückhalteplatte 64 ist ein Element, das mit der inneren Oberfläche des oberen Behälters 18b hartgelötet ist.
Die Kältemittelrückhalteplatte 64 ist ein plattenähnliches Element, das sich in der Längsrichtung des oberen Behälters 18b erstreckt und einen bergähnlichen Querschnitt hat. Lochabschnitte 64a werden an der Spitze der bergförmigen Kältemittelrückhalteplatte 64 an mehreren Stellen in Bezug auf die Längsrichtung des oberen Behälters 18b ausgebildet. Jeder der Lochabschnitte 64 wird durch Stanzen ausgebildet und hat eine rechteckige Form.
Der untere Raum 28b stellt einen verteilungsseitigen Behälterraum darin bereit, um das Kältemittel in obere Öffnungen der Rohre 21 zu verteilen. Die Kältemittelrückhalteplatte 64 hält das flüssigphasige Kältemittel des gasförmigen und flüssigen Zweiphasenkältemittels von dem Kapillarrohr 17a auf Muldenabschnitten 65, die auf beiden Seiten ihrer Bergform ausgebildet sind. Das zurückgehaltene flüssigphasige Kältemittel fällt durch die rechteckigen Lochabschnitte 64a nach unten und wird gleichmäßig an die oberen Öffnungen der Rohre 21 verteilt.
Als nächstes wird eine Gesamtstruktur eines Kältemitteldurchgangs der integrierten Einheit 20 im Detail beschrieben. Zuerst strömt das Kältemittel in den Kältemitteleinlass 25 des Verbindungsblocks 84 und läuft durch den Zuströmungsdurchgang 23. Das durch den Zuströmungsdurchgang 23 laufende Kältemittel ist in einem Zustand einer gasförmigen und flüssigen Zweiphasenringströmung. In dem Zuströmungsdurchgang 23 wird das gasförmige und flüssige Zweiphasenkältemittel von den Rillenabschnitten 23a, 23b geführt und zu der Vorsprungendoberfläche des vorstehenden Abschnitts 83f des Verteilungsblocks 83 geleitet.
Ein Dampfzustands-Zweiphasenkältemittel des in Richtung der vorstehenden Endoberfläche strömenden Kältemittels strömt in einer Mitte des Zuströmungsdurchgangs 23. Andererseits strömt das flüssigphasige Kältemittel entlang der inneren Oberfläche des Zuströmungsdurchgangs 23, während ein Flüssigkeitsfilm auf der inneren Oberfläche des Zuströmungsdurchgangs 23 gebildet wird. Der von dem flüssigphasigen Kältemittel gebildete Flüssigkeitsfilm ändert sich entsprechend einer Betriebslast des Kältekreislaufs 10. Auch ändert sich der Gesamtdurchsatz des durch den Zuströmungsdurchgang 23 strömenden Kältemittels entsprechend der Betriebslast des Kältekreislaufs.
Das Kältemittel mit derartigen variablen Faktoren strömt in dem Hauptöffnungsabschnitt 83b und dem Verzweigungsöffnungsabschnitt 83c, der auf der Vorsprungendoberfläche des vorstehenden Abschnitts 83f ausgebildet ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist ein Verteilungsverhältnis des in dem Hauptöffnungsabschnitt 83b strömenden Kältemittels und des in dem Verzweigungsöffnungsabschnitt 83c strömenden Kältemittels ungeachtet der Betriebslast des Kältekreislaufs 10 konstant. Die in diese Öffnungsabschnitte eintretenden Kältemittel durchlaufen den Hauptdurchgang 25a und den Verzweigungsdurchgang 16.
Das Kältemittel, das den Hauptdurchgang 25a durchläuft, strömt in das Durchgangsloch 83a. Das Kältemittel durchläuft dann das Innere des zylindrischen Abschnitts 83d, das in Verbindung mit dem Durchgangsloch 83a steht, und durchläuft ferner den Düsenabschnitt 14a, den Mischabschnitt 14c, den Diffusorabschnitt 14d des Ejektors 14, um dekomprimiert zu werden. Ein Niederdruckkältemittel, das dekomprimiert wurde, strömt in den oberen Raum 28a des oberen Behälters 18b des zweiten Verdampfers 18, der sich in Bezug auf den Luftstrom auf einer stromabwärtigen Seite befindet.
Das in den oberen Raum 28a strömende Kältemittel tritt durch die mehreren Verbindungslochabschnitte 58 in den vierten Raum 32 des oberen Behälters 15b des ersten Verdampfers 15 ein, der sich in Bezug auf den Luftstrom auf einer stromaufwärtigen Seite befindet. Das Kältemittel in dem vierten Raum 32 wird in die Rohre 21 eines rechten Abschnitts des luftstromaufwärtsseitigen Wärmeaustauschteils 15a verteilt. Das Kältemittel strömt in den Rohren 21 nach unten und tritt in einen linken Abschnitt des unteren Behälters 15c ein. Da der untere Behälter 15c mit keiner Abtrennung versehen ist, bewegt sich das Kältemittel von dem linken Abschnitt zu einem rechten Abschnitt in dem unteren Behälter 15c.
Das Kältemittel in dem rechten Abschnitt des unteren Behälters 15c strömt in die Rohre 21 des rechten Abschnitts des luftstromaufwärtsseitigen Wärmeaustauschabschnitts 15a nach oben und tritt in den dritten Raum 31 des oberen Behälters 15b ein. Das Kältemittel strömt von dem dritten Raum 31 durch den Kältemittelauslassöffnungsabschnitt 51 zu dem Ablaufdurchgang 24. Das Kältemittel, das den Ablaufdurchgang 24 durchläuft, strömt aus dem Kältemittelauslass 26 des Verbindungsblocks 84 aus.
Andererseits strömt das Kältemittel, das den Verzweigungsdurchgang 16 des Verteilungsblocks 83 durchläuft, in das Einsetzloch 83g. Das Kältemittel strömt von dem Einsetzloch 83g zu dem Kapillarrohr 17a, um dekomprimiert zu werden. Ein Niederdruckkältemittel, das dekomprimiert wurde, ist in einem gasförmigen und flüssigen Zweiphasenzustand. Das Niederdruckkältemittel strömt in den unteren Raum 28b des zweiten Raums 28 des oberen Behälters 18b des zweiten Verdampfers 18.
Ein flüssigphasiges Kältemittel des Kältemittels in dem unteren Raum 28b staut sich auf den Muldenabschnitten 65, die auf rechten und linken Seiten der bergähnlichen Form der Kältemittelrückhalteplatte 64 bereitgestellt sind. Das flüssigphasige Kältemittel, das sich auf den Muldenabschnitten 65 staut, läuft durch die rechteckigen Lochabschnitte 64a, die angrenzend an die Spitze der bergähnlichen Form der Flüssigkeitsrückhalteplatte 64 bereitgestellt sind, über und fällt nach unten.
Das gasförmige und flüssige Zweiphasenkältemittel, welches das flüssigphasige Kältemittel, das durch die rechteckigen Lochabschnitte 64a fällt, enthält, strömt in den Rohren 21 eines linken Abschnitts des stromabwärtsseitigen Wärmeaustauschteils 18a nach unten und tritt in einen linken Abschnitt des unteren Behälters 18c ein. Da der untere Behälter 18c nicht mit einer Abtrennung versehen ist, bewegt sich das Kältemittel von dem linken Abschnitt zu einem rechten Abschnitt in dem unteren Behälter 18c.
Das Kältemittel in dem rechten Abschnitt des unteren Behälters 18c strömt in die Rohre 21 eines rechten Abschnitts des stromabwärtsseitigen Wärmeaustauschabschnitts 18a nach oben und tritt in den ersten Raum 27 des oberen Behälters 18b ein. Da der erste Raum 27 mit der Kältemittelansaugöffnung 14b des Ejektors 14 in Verbindung steht, wird das Kältemittel in dem ersten Raum 27 durch die Kältemittelansaugöffnung 14b in den Ejektor 14 gesaugt.
Da die integrierte Einheit 20 die vorstehend beschriebene Kältemitteldurchgangsstruktur hat, sind für die gesamte integrierte Einheit 20 nur ein Kältemitteleinlass 25 und nur ein Kältemittelauslass 26 in dem Verbindungsblock 84 bereitgestellt.
Als nächstes wird ein Betrieb des Kältekreislaufs 10 vom Ejektortyp gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Da der Kompressor 11 von einem Fahrzeugmotor angetrieben wird, strömt ein Hochtemperatur-Hochdruckkältemittel, das in dem Kompressor 11 komprimiert und aus ihm ausgestoßen wurde, in den Strahler 12. In dem Strahler 12 wird das Hochtemperaturkältemittel kondensiert, während es durch Außenluft gekühlt wird.
Das aus dem Strahler 12 strömende Hochdruckkältemittel tritt in den Flüssigkeitssammler 12a ein. In dem Flüssigkeitssammler 12a wird das Kältemittel in die Gasphase und die flüssige Phase abgeschieden. Das flüssigphasige Kältemittel wird aus dem Flüssigkeitssammler 12a abgeleitet und in das thermische Expansionsventil 13 eingeleitet.
In dem thermischen Expansionsventil 13 wird der Ventilöffnungsgrad eingestellt, um das Hochdruckkältemittel zu dekomprimieren, so dass das Kältemittel an dem Auslass des ersten Verdampfers 15 einen vorgegebenen Überhitzungsgrad hat. Das Kältemittel, welches das thermische Expansionsventil 13 durchlaufen hat, ist ein Zwischendruckkältemittel. Das Zwischendruckkältemittel strömt in den Kältemitteleinlass 25 des Verbindungsblocks 84, welcher der einzige Einlass der integrierten Einheit 20 ist.
Hier wird der Kältemittelstrom in einen Kältemittelstrom, der von dem Hauptdurchgang 25a des Verteilungsblocks 83 zu dem Ejektor 14 gerichtet ist, und einen Kältemittelstrom, der von dem Verzweigungsdurchgang 16 des Verteilungsblocks 83 zu dem Kapillarrohr 17a gerichtet ist, geteilt. Der Kältemittelstrom, der in den Ejektor 14 eintritt, wird in dem Düsenabschnitt 14a dekomprimiert und expandiert. Auf diese Weise wird die Druckenergie des Kältemittels in dem Düsenabschnitt 14a in die Geschwindigkeitsenergie geändert, so wird das Kältemittel aus der Strahlöffnung des Düsenabschnitts 14a mit einer hohen Geschwindigkeit ausgestoßen. Entsprechend dieser Druckabnahme des Kältemittels wird das gasphasige Kältemittel, das den zweiten Verdampfer 18 durchlaufen hat, von dem Verzweigungsdurchgang 16 in die Kältemittelansaugöffnung 14b gesaugt.
Das von dem Düsenabschnitt 14a ausgestoßene Kältemittel und das in die Kältemittelansaugöffnung 14b gesaugte Kältemittel werden in dem Mischabschnitt 14c, der stromabwärtig von dem Düsenabschnitt 14a bereitgestellt ist, miteinander vermischt und dann in den Diffusorabschnitt 14d eingeleitet. In dem Diffusorabschnitt 14 wird die Geschwindigkeitsenergie des Kältemittels aufgrund einer Zunahme der Durchgangsfläche in Druckenergie umgewandelt, so steigt der Kältemitteldruck.
Das Kältemittel strömt aus dem Diffusorabschnitt 14d des Ejektors 14 und tritt in den Wärmeaustauschabschnitt 15a des ersten Verdampfers 15 ein, um durch Aufnehmen von Wärme aus der Luft, die in die Luftströmungsrichtung A strömt, verdampft zu werden. Das gasphasige Kältemittel, das verdampft wurde, wird durch den einzigen Kältemittelauslass 26 in den Kompressor 11 eingesaugt, um erneut komprimiert zu werden.
Andererseits tritt das Kältemittel, das den Verzweigungsdurchgang 16 durchläuft, in das Kapillarrohr 17a ein, um zu einem Niederdruckkältemittel dekomprimiert zu werden. Das Niederdruckkältemittel wird in dem Wärmeaustauschteil 18a des zweiten Verdampfers 18 verdampft, indem es Wärme aus der Luft aufnimmt, die den ersten Verdampfer 15 durchlaufen hat. Das gasphasige Kältemittel, das verdampft wurde, wird durch die Kältemittelansaugöffnung 14b in den Ejektor 14 gesaugt.
In der vorliegenden Ausführungsform strömt das flüssigphasige Kältemittel des gasförmigen und flüssigen Zweiphasenkältemittels, das den Zuströmungsdurchgang 23 durchläuft, entlang der inneren Oberfläche des Zuströmungsdurchgangs 23, und das Zweiphasenkältemittel im Dampfzustand strömt durch die Mitte des Zuströmungsdurchgangs 23. Als ein Ergebnis bildet das flüssigphasige Kältemittel den Flüssigkeitsfilm auf der inneren Oberfläche des Zuströmungsdurchgangs 23. Die Dicke des Flüssigkeitsfilms ändert sich, wenn der Durchsatz sich entsprechend der Betriebslast des Wärmetauschers ändert.
Das Kältemittelverteilungsverhältnis an dem Verteilungsblock 83 beeinflusst den Ejektor 14 und das Kapillarrohr 17a, die jeweils mit den stromabwärtigen Positionen der Öffnungsabschnitte 83b, 83c verbunden sind. Auch eine Änderung in dem flüssigphasigen Kältemittel, das in jeden Öffnungsabschnitt 83b, 83c strömt, beeinflusst mehr als eine Änderung in einem Zuströmungsdurchsatz das gasphasigen Kältemittels, das in jeden Öffnungsabschnitt 83b, 83c strömt. Die Öffnungsabschnitte 83b, 83c sind derart ausgebildet, dass sie den gleichen minimalen Abstand T zu der inneren Oberfläche des Zuströmungsdurchgangs 23 haben. Daher wird das Verteilungsverhältnis des in die Öffnungsabschnitte 83b, 83c verteilten flüssigphasigen Kältemittels leicht stabilisiert. Da ferner die Öffnungsabschnitte 83b, 83c die gleiche Form haben, kann das flüssigphasige Kältemittel mit einem konstanten Verteilungsverhältnis in die Öffnungsabschnitte 83b, 83c verteilt werden.
Da ferner die Öffnungsabschnitte 83b, 83c die kreisförmige Form haben, steigen oder sinken die Zuströmungsdurchsätze des flüssigphasigen Kältemittels allmählich entsprechend der Änderung der Betriebslast des Wärmetauschers. Daher kann der Wärmetauscher bereitgestellt werden, der ferner eine stabile Leistung zeigt.
In der vorliegenden Ausführungsform kann das Kältemittel stromabwärtig von dem Diffusorabschnitt 14d des Ejektors 14 in den ersten Verdampfer 15 eingeleitet werden, ebenso wie das Kältemittel in dem Verzweigungsdurchgang 16 durch das Kapillarrohr 17a in den zweiten Verdampfer 18 eingeleitet werden kann. Daher können die ersten und zweiten Verdampfer 15, 18 gleichzeitig die Kühlleistung zeigen. Als solche kann die gekühlte Luft, die durch die ersten und zweiten Verdampfer 15, 18 gekühlt wurde, in den Raum, der gekühlt werden soll, geblasen werden, um einen Kühlbetrieb des Raums durchzuführen.
Auch ist ein Kältemittelverdampfungsdruck in dem ersten Verdampfer 15 ein Druck, nachdem er in dem Diffusorabschnitt 14d erhöht wurde. Andererseits ist der Auslass des zweiten Verdampfers 18 mit der Kältemittelansaugöffnung 14d des Ejektors 14 verbunden. Als solches kann der niedrigste Druck direkt nach der Dekompression durch den Düsenabschnitt 14 auf den zweiten Verdampfer 18 angewendet werden.
Damit kann ein Kältemittelverdampfungsdruck in dem zweiten Verdampfer 18 niedriger als der Kältemittelverdampfungsdruck des ersten Verdampfers 15 sein. Das heißt, der erste Verdampfer 15, dessen Kältemittelverdampfungstemperatur hoch ist, kann auf der stromaufwärtigen Seite angeordnet sein, und der zweite Verdampfer 18, dessen Kältemittelverdampfungstemperatur niedrig ist, kann in Bezug auf die Luftströmungsrichtung A auf der stromabwärtigen Seite angeordnet sein.
Als ein Ergebnis kann eine Differenz zwischen der Kältemittelverdampfungstemperatur und der Lufttemperatur in dem ersten Verdampfer 15 und eine Differenz zwischen der Kältemittelverdampfungstemperatur und der Lufttemperatur in dem zweiten Verdampfer 18 sichergestellt werden. Daher können die Kühlleistungen der ersten und zweiten Verdampfer 15, 18 wirksam gezeigt werden. Folglich kann die Kühlleistung zum Kühlen des gemeinsamen Raums, der gekühlt werden soll, durch die Kombination der ersten und zweiten Verdampfer 15, 18 wirksam verbessert werden. Ferner kann die Antriebsleistung für den Kompressor 11 verringert werden, indem der Ansaugdruck des Kompressors 11 mittels der Druckerhöhungswirkung in dem Diffusorabschnitt 14d erhöht wird.
Da außerdem der Ejektor 14 ins Innere des oberen Behälters 18b eingesetzt ist, kann der Innenraum des Verdampferbehälters wirksam zum Montieren des Ejektors 14 verwendet werden. Als ein Ergebnis kann die integrierte Einheit 20 mit dem Ejektor 14 und den Verdampfern 15, 18 in einem verkleinerten Raum montiert werden.
Der Ejektor 14 wird in den oberen Behälter 18b eingesetzt, nachdem der erste Verdampfer 15 und der zweite Verdampfer 18 durch Hartlöten integriert wurden. Als ein Ergebnis können Probleme, wie etwa eine Verschlechterung der Abmessungsgenauigkeit des Ejektordüsenabschnitts 14a aufgrund einer thermischen Verformung durch eine hohe Temperatur während des Hartlötens und ähnliches verringert werden.
Ferner wird der Ejektor 14 in den ersten Raum 27 des luftstromabwärtsseitigen zweiten Verdampfers 18 eingesetzt, der sich in Bezug auf den Kältemittelstrom an dem Auslass befindet und das Kältemittel darin sammelt. Da die Kältemittelansaugöffnung 14b des Ejektors 14 in direkter Verbindung mit dem ersten Raum 27 steht, kann das in dem luftstromabwärtsseitigen zweiten Verdampfer 18 verdampfte Kältemittel als ein Ergebnis direkt in die Kältemittelansaugöffnung 14b gesaugt werden.
Da eine Rohrleitung und ähnliches zum Bereitstellen eines Kältemittelansaugdurchgangs zu der Kältemittelansaugöffnung 14 in diesem Fall nicht erforderlich sind, kann die Kältemitteldurchgangsstruktur vereinfacht werden. Auch kann die Kühlleistung des luftstromabwärtsseitigen Verdampfers 18 verbessert werden, indem der Druckabfall der Kältemittelansaugströmung verringert wird.
In einem Fall, in dem eine Befestigungsrichtung des thermischen Expansionsventils 13 parallel zu der Längsrichtung des Ejektors 14 ist, ist der Ejektor 14 entgegengesetzt zu einer Übertragungsrichtung von Schwingungen des thermischen Expansionsventils 13. Folglich wird die Schwingung des thermischen Expansionsventils 13 leicht an den Ejektor 14 übertragen. In der vorliegenden Ausführungsform ist andererseits die Befestigungsrichtung des thermischen Expansionsventils 13 senkrecht zu der Längsrichtung des Ejektors 14. Das heißt, der Ejektor 14 ist angeordnet, ohne sich der Übertragungsrichtung der Schwingung von dem thermischen Expansionsventil 13 entgegenzusetzen. Als ein Ergebnis wird die Schwingung des thermischen Expansionsventils 13 nicht leicht an den Ejektor 14 übertragen.
(Andere Ausführungsformen)
In der vorstehenden Ausführungsform hat die Vorsprungendoberfläche des vorstehenden Abschnitts 83f die kreisförmige Form. Die Form der Vorsprungendoberfläche des vorstehenden Abschnitts ist jedoch nicht auf die Halbkreisform beschränkt, sondern kann ein Kreis sein.
In der vorstehenden Ausführungsform sind der Hauptöffnungsabschnitt 83b und der Verzweigungsöffnungsabschnitt 83c ausgebildet, um kreisförmige Öffnungen auf der Vorsprungendoberfläche des vorstehenden Abschnitts 83f zu definieren. Die Öffnungsabschnitte haben den gleichen Durchmesser. Alternativ können der Hauptöffnungsabschnitt 83b und der Verzweigungsöffnungsabschnitt 83c modifiziert werden, solange sie die geometrisch ähnliche Form haben.
Zum Beispiel hat der vorstehende Abschnitt 83f eine Endoberfläche, wie in 13 gezeigt. 13 zeigt eine vergrößerte Ansicht einer Vorsprungendoberfläche eines vorstehenden Abschnitts eines Verteilungsblocks 83 gemäß einer anderen Ausführungsform. Zwei Öffnungsabschnitte, die jeweils eine kreisförmige Form haben, sind auf der Vorsprungendoberfläche ausgebildet. Einer der zwei Öffnungsabschnitte hat einen Radius R1 und der andere hat einen Radius R2. Der Radius R2 ist bevorzugt in einem Bereich zwischen dem 0,5-fachen und 2-fachen des Radius R1.
Alternativ hat der vorstehende Abschnitt 83f eine Vorsprungendoberfläche wie in 14 gezeigt. 14 zeigt eine vergrößerte Ansicht einer Vorsprungendoberfläche eines vorstehenden Abschnitts eines Verteilungsblocks gemäß einer weiteren anderen Ausführungsform. Zwei halbkreisförmige Öffnungsabschnitte sind auf der Vorsprungendoberfläche ausgebildet. Einer der zwei Öffnungsabschnitte hat einen Radius R3 und der andere hat einen Radius R4. Der Radius R4 liegt bevorzugt in einem Bereich zwischen dem 0,5-fachen und dem 2-fachen des Radius R3. Hier ist der Durchsatz des in den Verzweigungsöffnungsabschnitt strömenden Kältemittels bevorzugt in einem Bereich zwischen dem 0,3-fachen und dem 0,7-fachen des Durchsatzes des Kältemittels, das den Zuströmungsdurchgang durchläuft.
In einem Fall, in dem der Durchsatz des Kältemittels in den Verzweigungsöffnungsabschnitt gleich oder kleiner dem 0,3-fachen des Durchsatzes des Kältemittels ist, das den Zuströmungsdurchgang durchläuft, steigt der Durchsatz des Kältemittels in den Ejektor. Wenn der Durchsatz des Kältemittels in den Ejektor hoch ist, verringert sich eine Oberflächentemperatur des Wärmeaustauschteils des zweiten Verdampfers aufgrund des großen negativen Drucks. Das gasförmige und flüssige Zweiphasenkältemittel, das in den zweiten Verdampfer strömt, in dem die Oberflächentemperatur des Wärmeaustauschteils verringert ist, verdampft sofort. Als ein Ergebnis wird die Temperaturverteilung der aus dem zweiten Verdampfer geblasenen Luft verschlechtert, was zu einer Verschlechterung der Leistung führt.
Andererseits verringert sich in einem Fall, in dem der Durchsatz des Kältemittels in den Verzweigungsöffnungsabschnitt gleich dem 0,7-fachen des Durchsatzes des Kältemittels, das durch den Zuströmungsdurchgang strömt, oder mehr ist, der Durchsatz des Kältemittels in den Ejektor. Wenn der Durchsatz des Kältemittels in den Ejektor klein ist, wird der negative Druck an der Kältemittelansaugöffnung verringert. Wenn der negative Druck unzureichend ist, ist es schwierig, das Kältemittel von dem Ejektor aus dem zweiten Verdampfer anzusaugen. In diesem Fall kann dies zu einer Unterbrechung des Kreislaufs führen.
In den vorstehenden Ausführungsformen und den vorstehenden anderen Ausführungsformen ist die Vorsprungendoberfläche des Verteilungsblocks derart aufgebaut, dass der Durchsatz des Kältemittels in den Verzweigungsöffnungsabschnitt in einem Bereich zwischen dem 0,3-fachen und dem 0,7-fachen des Durchsatzes des Kältemittels ist, das den Zuströmungsdurchgang durchläuft. Daher kann der Wärmetauscher mit hoher Zuverlässigkeit bereitgestellt werden.
In der vorstehenden Ausführungsform werden beim Montieren der Komponenten der integrierten Einheit 20 Komponenten außer dem Ejektor 14, das heißt, der erste Verdampfer 15, der zweite Verdampfer 18, die Durchgangsausbildungseinheit 80, das Kapillarrohr 17a und ähnliche durch Hartlöten integriert. Jedoch kann die Integration derartiger Komponenten auf verschiedene andere Befestigungsweisen, wie etwa durch Schrauben, Crimpen, Schweißen, Kleben oder ähnliches, ausgeführt werden.
In der vorstehenden Ausführungsform wird die vorliegende Erfindung auf den unterkritischen Dampfkompressionskreislauf angewendet, in dem das Kältemittel, wie etwa CFC-basiertes Kältemittel, HC-basiertes Kältemittel, auf einer Hochdruckseite einen kritischen Druck nicht übersteigt. Die vorliegende Erfindung kann jedoch für einen unterkritischen Dampfkompressionskreislauf verwendet werden, in dem der Druck eines Kältemittels, wie etwa Kohlendioxid (CO2), auf einer Hochdruckseite einen überkritischen Druck übersteigt.
In dem überkritischen Kreislauf strahlt das von dem Kompressor ausgestoßene Kältemittel Wärme in den Strahler 12 ab, während es einen überkritischen Zustand aufrecht erhält, und kondensiert folglich nicht. Als ein Ergebnis ist es schwierig für den Flüssigkeitssammler 12a, der auf der Hochdruckseite angeordnet ist, eine Gas- und Flüssigkeitsabscheidungswirkung und eine Rückhaltewirkung für das überschüssige flüssige Kältemittel zu zeigen. Daher wird in dem überkritischen Kreislauf ein Akkumulator als ein niederdruckseitiger Gas- und Flüssigkeitsabscheider auf der Auslassseite des ersten Verdampfers 15 verwendet.
In der vorstehenden Ausführungsform ist die Drosselvorrichtung 17 aus dem Kapillarrohr 17a aufgebaut. Alternativ kann die Drosselvorrichtung 17 aus einer festen Drossel, wie etwa eine Mündung, einem elektrischen Steuerventil, in dem ein Ventilöffnungsgrad durch einen elektrischen Aktuator einstellbar ist, oder ähnliches, aufgebaut sein.
In der vorstehenden Ausführungsform wird beispielhaft als der Ejektor 14 ein fester Ejektor mit dem Düsenabschnitt 14a mit einer konstanten Durchgangsfläche beschrieben. Alternativ kann ein variabler Ejektor mit einer variablen Düse, in der eine Durchgangsfläche variabel ist, als der Ejektor 14 verwendet werden. Als ein Beispiel für die variable Düse kann ein Mechanismus verwendet werden, in dem eine Position einer in einen Durchgang einer variablen Düse eingesetzten Nadel von einem elektrischen Aktuator gesteuert wird, um eine Durchgangsfläche einzustellen.
In der vorstehenden Ausführungsform wird die vorliegende Erfindung beispielhaft für einen Kältekreislauf zum Durchführen des Kühlbetriebs des Fahrgastraums eines Fahrzeugs und einer Tiefkühl-Kühlschrankvorrichtung verwendet. Jedoch kann der Kältekreislauf derart verwendet werden, dass der erste Verdampfer 15, dessen Kältemittelverdampfungstemperatur hoch ist, und der zweite Verdampfer 18, dessen Kältemittelverdampfungstemperatur niedrig ist, zum Kühlen verschiedener Bereiche des Fahrgastraums, wie etwa zum Kühlen eines Fahrgastraum-Vordersitzbereichs und eines Fahrgastraum-Rücksitzbereichs, verwendet werden.
Alternativ werden sowohl der erste Verdampfer 15, dessen Kältemittelverdampfungstemperatur hoch ist, als auch der zweite Verdampfer 18, dessen Kältemittelverdampfungstemperatur niedrig ist, zum Kühlen der Tiefkühl-Kühlschrankvorrichtung verwendet. Das heißt, der erste Verdampfer 15, dessen Kältemittelverdampfungstemperatur hoch ist, wird zum Kühlen eines Kühlschranks der Tiefkühl-Kühlschrankvorrichtung verwendet, und der zweite Verdampfer 18, dessen Kältemittelverdampfungstemperatur niedrig ist, wird zum Kühlen einer Tiefkühlvorrichtung der Tiefkühl-Kühlschrankvorrichtung verwendet.
In der vorstehenden Ausführungsform sind das thermische Expansionsventil 13 und der Temperaturabtastteil 13a getrennt von der Einheit für den Kältekreislauf vom Ejektortyp aufgebaut. Alternativ können das thermische Expansionsventil 13 und der Temperaturabtastteil 13a integral an die Einheit für den Kältekreislauf vom Ejektortyp montiert werden. In diesem Fall befindet sich der Kältemitteleinlass 25 zwischen dem Flüssigkeitssammler 12a und dem thermischen Expansionsventil 13, und der Kältemittelauslass 26 befindet sich zwischen dem Durchgang, auf dem der Temperaturabtastteil 13a angeordnet ist, und dem Kompressor 11.
In der vorstehenden Ausführungsform wird der Kältekreislauf für ein Fahrzeug beschrieben. Die vorliegende Erfindung kann außer für den Kältekreislauf für ein Fahrzeug jedoch in einer ähnlichen Weise für einen festen Kältekreislauf verwendet werden.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Vorsprungendoberfläche des vorstehenden Abschnitts 83f mit dem Hauptöffnungsabschnitt 83b des Hauptdurchgangs 25a und dem Verzweigungsöffnungsabschnitt 83c des Verzweigungsdurchgangs 16 ausgebildet. Jedoch kann die Vorsprungendoberfläche des vorstehenden Abschnitts 83f außer mit dem Hauptdurchgang und dem Verzweigungsdurchgang mit einem anderen Öffnungsabschnitt eines anderen Durchgangs ausgebildet werden.
In der vorstehenden Ausführungsform wird der Ejektor 14 durch das Durchgangsloch 83a des Verteilungsblocks 83 in den oberen Behälter 18b eingesetzt. Jedoch könnte die Kappe 43 mit einem Loch zum Einsetzen des Ejektors ausgebildet sein.
In der vorstehenden Ausführungsform wird der Ejektor 14 an dem zweiten Verdampfer 18 befestigt, nachdem die ersten und zweiten Verdampfer, die Durchgangsausbildungseinheit und das Kapillarrohr 17a durch Hartlöten integriert werden. Alternativ kann der Ejektor 14 durch Hartlöten mit den ersten und zweiten Verdampfern, der Durchgangsausbildungseinheit und dem Kapillarrohr integriert werden.
In der vorstehenden Ausführungsform hat der Hauptdurchgang 25a die Achse, die durch die Mitte des Durchgangslochs 83a mit kreisförmigem Querschnitt geht. Als solches tritt das aus dem Hauptdurchgang 25a strömende Kältemittel in den Ejektor 14 ein, ohne in dem Durchgangsloch 83a zu wirbeln. Alternativ kann der Hauptdurchgang 25a eine Achse haben, die von der Mitte des kreisförmigen Querschnitts des Durchgangslochs 83a versetzt ist. In diesem Fall kann das in den Ejektor 14 eintretende Kältemittel verwirbelt werden.
Zusätzliche Vorteile und Modifikationen werden Fachleuten der Technik ohne weiteres einfallen. Die Erfindung in ihrem weiteren Sinne ist daher nicht auf die spezifischen Details, die repräsentative Vorrichtung und veranschaulichenden Beispiele, die gezeigt und beschrieben wurden, beschränkt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- JP 2007-192504 A [0002, 0002, 0004]

Claims

Wärmetauscher, der umfasst: einen Wärmeaustauschabschnitt, der den Wärmeaustausch zwischen einem Kältemittel und einem Kühlmedium durchführt; und einen Durchgangsabschnitt (80) mit einem ersten Durchgang (25a) und einem zweiten Durchgang (16) zum Zuführen des Kältemittels an den Wärmeaustauschabschnitt und einen Zuführungsdurchgang (23) zum Zuführen des Kältemittels an den ersten Durchgang (25a) und den zweiten Durchgang (26), wobei der erste Durchgang (25a) und der zweite Durchgang (16) einen ersten Öffnungsabschnitt (83b) und einen zweiten Öffnungsabschnitt (83c) haben, die jeweils Öffnungen an einem Ende des Zuführungsdurchgangs (23) definieren, und ein minimaler Abstand (T) zwischen einem Öffnungsrand des ersten Öffnungsabschnitts (83b) und einer inneren Oberfläche des Zuführungsdurchgangs (23) gleich einem minimalen Abstand (T) zwischen einem Öffnungsrand des zweiten Öffnungsabschnitts (83c) und der inneren Oberfläche des Zuführungsdurchgangs (23) ist.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 1, wobei der Öffnungsrand des ersten Öffnungsrands des ersten Öffnungsabschnitts (83b) und der Öffnungsrand des zweiten Öffnungsabschnitts (83c) eine geometrisch ähnliche Form haben.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Zuführungsdurchgang (23) einen kreisförmigen Querschnitt hat.
Wärmetauscher gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Öffnungsrand des ersten Öffnungsabschnitts (83b) einen bogenförmigen Abschnitt umfasst, und der minimale Abstand (T) in Bezug auf den ersten Öffnungsabschnitt (83b) zwischen dem bogenförmigen Abschnitt und der inneren Oberfläche des Zuführungsdurchgangs (23) definiert ist; und der Öffnungsrand des zweiten Öffnungsabschnitts (83c) einen bogenförmigen Abschnitt umfasst und der minimale Abstand (T) in Bezug auf den zweiten Öffnungsabschnitt (83c) zwischen dem bogenförmigen Abschnitt und der inneren Oberfläche des Zuführungsdurchgangs (23) definiert ist.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 4, wobei der bogenförmige Abschnitt des Öffnungsrands des ersten Öffnungsabschnitts (83b) einen Radius in einem Bereich zwischen dem 0,5-fachen und dem 2-fachen eines Radius des bogenförmigen Abschnitts des Öffnungsrands des zweiten Öffnungsabschnitts (83c) hat.
Wärmetauscher gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Öffnungsrand des ersten Öffnungsabschnitts (83b) und der Öffnungsrand des zweiten Öffnungsabschnitts (83c) jeweils eine kreisförmige Form haben.
Wärmetauscher gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der erste Durchgang (25a) und der zweite Durchgang (16) derart angeordnet sind, dass ihre Achsen parallel zu einer Achse des Zuführungsdurchgangs sind.
Wärmetauscher gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Wärmeaustauschabschnitt umfasst: einen ersten Wärmeaustauschabschnitt (15a); einen zweiten Wärmeaustauschabschnitt (18a), der in Bezug auf einen Strom des Kühlmediums stromabwärtig von dem ersten Wärmeaustauschabschnitt angeordnet ist; einen Ejektor (14), der zwischen dem ersten Durchgang (25a) und dem ersten Wärmeaustauschteil (15a) angeordnet ist und eine Kältemittelansaugöffnung (14b) zum Ansaugen des Kältemittels von dem zweiten Wärmeaustauschteil (18a) hat; und einen Dekompressionsteil (17a), der zwischen dem zweiten Durchgang (16) und dem zweiten Wärmeaustauschteil (18a) angeordnet ist, um das Kältemittel zu dekomprimieren.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 8, wobei der Durchgangsabschnitt einen Verteilungsblock (83) umfasst, der Verteilungsblock (83) ein Einsetzloch (83a) mit einem kreisförmigen Querschnitt hat, um zuzulassen, dass der Ejektor (14) hindurch geht, und eine Verteilungsoberfläche hat, die das Ende des Zuführungsdurchgangs definiert, der erste Durchgang (25a) und der zweite Durchgang (16) in dem Verteilungsblock (83) bereitgestellt sind, de erste Durchgang (25a) derart aufgebaut ist, dass seine Achse senkrecht zu einer Achse des Einsetzlochs (83a) und der Verteilungsoberfläche ist, der zweite Durchgang (16) derart aufgebaut ist, dass seine Achse senkrecht zu der Verteilungsoberfläche ist, und der Verteilungsblock (83) durch Hartlöten mit dem Wärmeaustauschabschnitt integriert ist.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 9, wobei der Durchgangsabschnitt (80) ferner umfasst: einen Verbindungsblock (84), der einen Kältemitteleinlass (25) und einen Kältemittelauslass (26) definiert; ein erstes Plattenelement (81) mit einem ersten Rillenabschnitt (23a); und ein zweites Plattenelement (82) mit einem zweiten Rillenabschnitt (23b), wobei das erste Plattenelement (81) und das zweite Plattenelement (82) miteinander verbunden sind, so dass der erste Rillenabschnitt (23a) und der zweite Rillenabschnitt (23b) den Zuführungsdurchgang (23) bilden, und der Verbindungsblock (84) mit den ersten und zweiten Plattenelementen (81, 82) verbunden ist, so dass der Kältemitteleinlass (25) mit dem Zuführungsdurchgang (23) in Verbindung steht.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 10, der ferner umfasst: einen Behälterteil (15b, 18b), wobei der Durchgangsabschnitt (80) in Bezug auf eine Längsrichtung des Behälterteils an einem Ende des Behälterteils angeordnet ist, die ersten und zweiten Plattenelemente (81, 82) einen Ablaufdurchgang (24) definieren, der in Verbindung mit dem Kältemittelauslass (26) steht, und der Ablaufdurchgang (24) derart aufgebaut ist, dass er das Kältemittel, das den ersten Wärmeaustauschteil (15a) durchlaufen hat, zu dem Kältemittelauslass (26) leitet.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei das erste Plattenelement (81) eine Öffnung (81a) in seiner Mitte hat, und der Verteilungsblock (83) in der Öffnung (81a) angeordnet ist, die in der Mitte des ersten Plattenelements (81) angeordnet ist.