DE102009040544A1

DE102009040544A1 - Wärmeaustauscher mit einem Kältespeicher

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Publication number: DE102009040544A1
Application number: DE102009040544A
Authority: DE
Inventors: Naoki Kariya-city Yokoyama; Yoshio Kariya-city Miyata; Etsuo Kariya-city Hasegawa; Masahiro Kariya-city Shimoya; Jun Kariya-city Abei; Ryoichi Kariya-city Sanada; Takashi Kariya-city Andoh; Seiji Kariya-city Inoue; Katsutoshi Kariya-city Enomoto
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2008-09-12
Filing date: 2009-09-08
Publication date: 2010-05-12
Also published as: US9372034B2; JP5444782B2; JP2010091250A; US20100065244A1

Abstract

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine effektive Kälteenergie-Speicherqualität und eine stabile Kälteenergie-Abstrahlqualität zu schaffen, um eine hohe Produktivität zu realisieren. Ein Verdampfer (40) umfasst eine Vielzahl von Kühlrohren (45), die in nahezu gleichen Intervallen angeordnet sind, um zwischen denselben Aufnahmeräume zu bilden. Eine Vielzahl der Kältespeicherbehälter (47) ist in einigen der Aufnahmeräume angeordnet, und es sind Rippen (46) in den verbleibenden Aufnahmeräumen angeordnet. Eine Kältespeichereinheit wird durch einen Kältespeicherbehälter (47) und durch zwei Kühlrohre (45) gebildet, die auf beiden Seiten des Kältespeicherbehälters (47) angeordnet sind. Jeder der Kältespeicherbehälter (47) enthält Vorsprünge (47b), die sich von einem Wandabschnitt (47a) zu einem anderen Wandabschnitt (47a) hin erstrecken, um dadurch Wärmeaustauschabschnitte zu bilden. Der Kältespeicherbehälter (47) ist mit den Kühlrohren (45) über ein Lötmaterial verbunden.

Description

Die vorliegende Anmeldung betrifft einen Wärmeaustauscher mit einem Kältespeicher, der in einer Kälteerzeugungs-Periode oder -Arbeitsablauf verwendet wird.
Eine Kälteerzeugungsperiode oder Kälteerzeugungs-Arbeitsablauf wird für einen Klimatisator oder Luftkonditionierer verwendet. Es wurden viele Vorschläge gemacht, gemäß welchen eine Kühloperation ausgeführt wird, obwohl es sich dabei um eine begrenzte Operation handeln kann, selbst wenn eine Operation des Kälteerzeugungs-Arbeitsablaufs angehalten wird. Beispielsweise wird im Falle eines Klimatisators oder Luftkonditionierers für ein Fahrzeug der Kälteerzeugungszyklus oder Kälteerzeugungs-Arbeitsablauf durch eine Maschine zum Antreiben des Fahrzeugs ausgeführt. Wenn daher der Maschinenbetrieb zeitweilig angehalten wird, und zwar während das Fahrzeug zum Anhalten gebracht wird, wird auch der Betrieb des Kälteerzeugungs-Arbeitsablaufs in gleicher Weise angehalten. Gemäß einer der Ideen wird ein Wärmeaustauscher mit einem Kältespeicher, bei dem eine Kälte-Speichervorrichtung an dem Wärmeaustauscher angebracht ist, in dem Kälteerzeugungs-Arbeitsablauf verwendet, um einen Kühlbetrieb selbst bei einem zeitweiligen Anhalten des Fahrzeugs vorzusehen (d. h. während eines zeitweiligen Maschinenstopps).
Es sind beispielsweise die folgenden herkömmlichen Techniken (Patentschriften) auf dem vorliegenden Gebiet bekannt:

(1) die japanische Patentveröffentlichung Nr. 2004-184071
(2) die japanische Patentveröffentlichung Nr. 2002-274165
(3) die japanische Patentveröffentlichung (PCT) Nr. 2006-503253
(4) die japanische Patentveröffentlichung Nr. 2002-225536
(5) die japanische Patentveröffentlichung Nr. 2001-107035

Gemäß den Offenbarungen der oben genannten Patentschriften (1) und (2) sind Kühlrohre auf einer Seite einer Kältespeichervorrichtung ausgebildet, und es sind Rippen für einen Wärmeaustausch mit Luft auf der anderen Seite derselben ausgebildet. Gemäß der zuvor erläuterten Konstruktion wird die Kältespeichervorrichtung von einer Seite derselben her abgekühlt. Es ergibt sich daher die Überlegung, dass die Kältespeichervorrichtung nicht in ausreichender Weise abgekühlt wird. Andererseits wird Luft direkt im Wärmeaustausch mit der Kältespeichervorrichtung an der anderen Seite derselben gebracht. Wenn Luft, die eine hohe Temperatur hat, in Berührung mit der Kältespeichervorrichtung gelangt, wird die gespeicherte Kälteenergie sehr schnell abgeführt. Wie sich aus dem Obigen ergibt, ist es bei den herkömmlichen Einrichtungen schwierig, in effizienter Weise die Kältespeichervorrichtung abzukühlen und die gespeicherte Kälteenergie stabil abzustrahlen.
Gemäß den Offenbarungen der oben angegebenen Patentschriften (3) und (4) wird eine Kältespeichervorrichtung an einem Teil eines Wärmeaustauschers vorgesehen. Die gespeicherte Kälteenergie bewegt sich zu Rippen hin, und zwar über Kühlrohre entlang der longitudinalen Richtung der Kühlrohre. Es ist daher schwierig, eine hohe Kühlkapazität zu erzielen. Da ferner Material für die Speicherung von Kälte und eine Rippe zwischen benachbarten Kühlrohren angeordnet sind, kann eine hohe Produktivität nicht erzielt werden.
Bei der oben erwähnten Patentschrift (5) sind Kältespeicherelemente anstelle der Rippen für einen Wärmeaustausch vorgesehen. Gemäß einer derartigen Konstruktion kann jedoch gleichfalls keine hohe Produktivität erzielt werden, da eine Vielzahl von Kälte-Speicherzellen zwischen den Kühlrohren angeordnet sind.
Die vorliegende Erfindung wurde in Hinblick auf die oben erläuterten Probleme entwickelt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wärmeaustauscher mit einem Kältespeicher oder einem Kältespeicher zu schaffen, der dazu befähigt ist, in effizienter Weise Kälteenergie zu speichern und die Fähigkeit hat, die gespeicherte Kälteenergie stabil abzustrahlen.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Wärmeaustauscher mit einem Kältespeicher zu schaffen, bei dem eine hohe Produktivität realisiert werden kann.
Die vorliegende Erfindung umfasst eines der folgenden Merkmale oder eine Kombination der folgenden Merkmale:
Gemäß einem Merkmal der Erfindung besitzt ein Wärmeaustauscher mit einem Kältespeicher einen ersten und einen zweiten Vorsatzkasten (41, 42) und eine Vielzahl von Kühlrohren (45), die in Abständen angeordnet sind, und zwar zwischen dem ersten und dem zweiten Vorsatzkasten (41, 42), so dass das Kühlmittel durch die Kühlrohre (45) wenigstens von einem der ersten und zweiten Vorsatzkästen (41, 42) zu dem anderem Vorsatzkasten (41, 42) hin strömt.
Der Wärmeaustauscher umfasst ferner einen Kältespeicherbehälter (47, 247, 347, 447, 547, 647, 747e, 747f, 847, 947), der in einem Aufnahmeraum angeordnet ist, welcher zwischen benachbarten Kühlrohren (45) ausgebildet ist und der thermisch mit den Kühlrohren (45) verbunden ist, umfasst ferner ein Kältespeichermaterial (50), welches in eine Innenseite des Kältespeicherbehälters eingeführt ist, und einen Wärmeaustausch-Abschnitt (47b, 247b, 347b, 447b, 547b, 647b), der in dem Kältespeicherbehälter vorgesehen ist und der in die Innenseite des Kältespeicherbehälters hineinragt.
Bei dem zuvor erläuterten Wärmeaustauscher sind die Aufnahmeräume, die zwischen benachbarten Kühlrohren (45) und auf beiden Seiten des Kältespeicherbehälters ausgebildet sind, als Luftkanäle ausgebildet, durch die Luft zum Zwecke eines Wärmeaustausches mit dem Kühlmittel hindurch strömt, welches durch die Kühlrohre (45) hindurch fließt.
Gemäß dem zuvor erläuterten Wärmeaustauscher kann das Kältespeichermaterial in effizienter Weise durch die Kühlrohre abgekühlt werden, die auf beiden Seiten des Kältespeicherbehälters angeordnet sind, so dass eine effektive Kälteenergie-Speicheroperation realisiert werden kann. Das Kühlrohr ist zwischen dem Kältespeicherbehälter und dem Luftkanal vorhanden, so dass die Kälteenergie stabil von dem Kältespeichermaterial zu dem Luftkanal hin abgestrahlt wird.
Ferner umfasst der Kältespeicherbehälter den Wärmeaustauschabschnitt, der in dem Kältespeicherbehälter vorgesehen ist und der in die Innenseite des Kältespeicherbehälters hineinragt. Als ein Ergebnis kann eine Kälteenergiespeicherung als auch eine Kälteenergie-Abstrahloperation effektiv ausgeführt werden. Da darüber hinaus der Kältespeicherbehälter mit den Kühlrohren verbunden ist, kann nicht nur eine hohe mechanische Festigkeit, sondern auch eine hohe Wärmeübertragung erzielt werden.
Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung ist eine Vielzahl von Rippen (46) in den Aufnahmeräumen für den Luftdurchgang vorgesehen, so dass ein Wärmeaustausch zwischen dem Kältespeichermaterial und der Luft vereinfacht wird, die durch die Luftkanäle hindurch strömt.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Kühlrohre (45) in gleichen Intervallen angeordnet, und eine Weite oder Breite (T) des Kältespeicherbehälters ist im Wesentlichen gleich derjenigen des Luftdurchgangskanals. Gemäß einer derartigen Konstruktion kann ein Austausch zwischen dem Luftdurchgangskanal und dem Kältespeicherbehälter untereinander erfolgen, so dass die Flexibilität hinsichtlich der Wahl einer Anzahl als auch der Wahl einer Position der Kältespeicherbehälter in dem Wärmeaustauscher erhöht werden kann.
Gemäß einem noch weiteren Merkmal der Erfindung hat ein Belegungs-Verhältnis des Kältespeicherbehälters, der die Aufnahmeräume belegt, die zwischen den Kühlrohren ausgebildet sind, einen Wert zwischen 10% und 50% des gesamten Raumes der Aufnahmeräume, die zwischen den Kühlrohren ausgebildet sind. Gemäß einem solchen Merkmal kann die Qualität der Kälteenergie-Speicherung als auch die Qualität der Kälteenergie-Abstrahlung in geeigneter Weise aufrechterhalten werden.
Gemäß einem noch weiteren Merkmal der Erfindung ist der Kältespeicherbehälter mit den Kühlrohren durch ein Lötmaterial verbunden. Gemäß einem solchen Merkmal kann die Wärmeübertragung zwischen den Kühlrohren und den Kältespeicherbehältern durch das Lötmaterial erhöht werden. Zusätzlich kann das gleiche Lötmaterial zum Verbinden der Rippen mit den Kühlrohren als auch der gleiche Lötofen gemeinsam dazu verwendet werden, um die Kältespeicherbehälter mit den Kühlrohren zu verbinden.
Gemäß einem noch weiteren Merkmal der Erfindung besteht der Kältespeicherbehälter aus einem Paar von Haupt-Wandabschnitten (47a, 447a) und aus einer Vielzahl von Partitionierungsabschnitten (47b, 447b), wobei jede der Partitionierungswände oder Zwischenwände sich von einem der Wandabschnitte zu dem anderen Wandabschnitt hin erstreckt. Ein Behälter dieser Art ist als Vielkanalrohr bekannt, welches durch einen Extrudier-Arbeitsgang hergestellt wird.
Gemäß einem noch weiteren Merkmal der Erfindung ist der Wärmeaustauscher mit einer inneren Rippe (247b, 347b) ausgestattet, die in dem Kältespeicherbehälter vorgesehen ist. Gemäß diesem Merkmal kann der Wärmeaustauschabschnitt durch die innere Rippe vorgesehen werden, die in einfacher Weise hergestellt werden kann.
Gemäß einem noch weiteren Merkmal der Erfindung ist der Wärmeaustauschabschnitt durch Vorsprünge (47b, 447b, 547b, 647b) gebildet, von denen jeder von einem der Wandabschnitte (47a, 447a, 547a, 647a) des Kältespeicherbehälters zu dem anderen Wandabschnitt (47a, 447a, 547a, 647a) hin vorragt. Gemäß diesem Merkmal kann der Kältespeicherbehälter mit einer geringeren Anzahl von Teilen hergestellt werden.
Gemäß einem noch weiteren Merkmal der Erfindung ist eine Vielzahl von Kältespeicherbehältern in gleichen Intervallen angeordnet, so dass eine Temperaturverteilung vermieden wird.
Gemäß einem noch weiteren Merkmal der Erfindung ist eine Vielzahl von Kältespeicherbehältern gleichmäßig auf rechten und linken Seiten des Wärmeaustauschers in Bezug auf das Zentrum desselben angeordnet, so dass eine Temperaturdifferenz zwischen der rechten und der linken Seite des Wärmeaustauschers vermieden werden kann.
Gemäß einem noch weiteren Merkmal der Erfindung ist eine Vielzahl von Kältespeicherbehältern symmetrisch in Bezug auf das Zentrum des Wärmeaustauschers angeordnet. Gemäß einem solchen Merkmal kann die Temperaturverteilung für die rechte und die linke Seite des Wärmeaustauschers symmetrisch gestaltet werden.
Gemäß einem noch weiteren Merkmal der Erfindung stehen ein Wärmeaustauschbereich, der zwischen den Kühlrohren ausgebildet ist, der Kältespeicherbehälter und die Luftdurchgangskanäle in Kommunikation mit einem einzigen Luftströmungskanal, der in einem Luftkonditionierungsgerät auf einer stromabwärtigen Seite des Wärmeaustauschers ausgebildet ist. Gemäß einem solchen Merkmal kann die Luft, die durch den einzelnen Luftströmungskanal hindurch strömt, durch den Wärmeaustauschbereich des Verdampfers abgekühlt werden.
Gemäß einem noch weiteren Merkmal der Erfindung ist der Wärmeaustauschbereich, der durch die Kühlrohre gebildet wird, der Kältespeicherbehälter und sind die Luftdurchgangskanäle in zwei Wärmeaustauschbereiche aufgeteilt, und jeder der Wärmeaustauschbereiche steht in Strömungsverbindung mit den jeweiligen Luftströmungskanälen, die für den Fall einer Luftkonditionierung auf einer stromabwärtigen Seite des Wärmeaustauschers ausgebildet sind. Gemäß einem solchen Merkmal kann Luft, die durch die unterschiedlichen Luftströmungskanäle hindurch strömt, getrennt durch die jeweiligen Wärmeaustauschbereiche abgekühlt werden.
Gemäß einem noch weiteren Merkmal der Erfindung umfasst der Wärmeaustauscher aus zwei Schichten gebildete erste und zweite Wärmeaustausch-Abschnitte (48, 49), einen Kältespeicherbehälter (47, 747e) und zwei Kühlrohre (45), die auf beiden Seiten des Kältespeicherbehälters angeordnet sind und eine erste Kältespeichereinheit bilden, die in dem ersten Wärmeaustausch-Abschnitt (48) angeordnet ist, und einen anderen Kältespeicherbehälter (47, 747f) und andere zwei Kühlrohre (45), die auf beiden Seiten des anderen Kältespeicherbehälters angeordnet sind und eine zweite Kältespeichereinheit bilden, die in dem zweiten Wärmeaustausch-Abschnitt (49) angeordnet ist.
Die erste und die zweite Kältespeichereinheit sind miteinander in einer Richtung der Luftströmung ausgerichtet, die durch den Wärmeaustauscher hindurch strömt, und die erste und die zweite Kältespeichereinheit sind voneinander getrennt, um zwischen denselben einen Raum zu bilden, der eine Wärmeisolationseinrichtung darstellt.
Gemäß einem solchen Merkmal kann selbst in einem Fall, bei dem eine Temperaturdifferenz zwischen der ersten und der zweiten Kältespeichereinheit auftritt, ein Abfall der Kälteenergie-Speicherqualität als auch ein Abfall der Kälteenergie-Abstrahlqualität für die zwei Kältespeichereinheiten unterdrückt werden.
Gemäß einem noch weiteren Merkmal der Erfindung umfasst der Wärmeaustauscher aus zwei Schichten gebildete erste und zweite Wärmeaustauschabschnitte (48, 49), einen Kältespeicherbehälter (847, 947), und zwei Kühlrohre (45), die auf beiden Seiten des Kältespeicherbehälters angeordnet sind, und bilden eine erste Kältespeichereinheit, die in dem ersten Wärmeaustausch-Abschnitt (48) angeordnet ist, und umfasst einen anderen Kältespeicherbehälter (847, 947) und andere zwei Kühlrohre (45), die auf beiden Seiten des anderen Kältespeicherbehälters angeordnet sind und eine zweite Kältespeichereinheit bilden, die in dem zweiten Wärmeaustausch-Abschnitt (49) angeordnet ist.
Die erste und die zweite Kältespeichereinheit sind zueinander in einer Richtung der Luftströmung ausgerichtet, die durch den Wärmeaustauscher hindurch strömt, und die erste und die zweite Kältespeichereinheit sind miteinander über eine Trennwand (847g) oder einen eingeschränkten Abschnitt (947h) verbunden, die bzw. der als eine Wärmeisoliereinrichtung dient.
Gemäß einem solchen Merkmal kann selbst in einem Fall, bei dem eine Temperaturdifferenz zwischen der ersten und der zweiten Kältespeichereinheit auftritt, ein Abfall der Kälteenergie-Speicherqualität wie auch ein Abfall der Kälteenergie-Abstrahlqualität für die zwei Kältespeichereinheiten in gleicher Weise unterdrückt werden.
Die oben genannten und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich klarer anhand der folgenden detaillierten Beschreibung unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen:
1 ein schematisches Blockschaltbild, welches einen Kälteerzeugungskreislauf gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wiedergibt;
2 eine Draufsicht, die einen Wärmeaustauscher gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
3A eine Seitenansicht; die den Wärmeaustauscher gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht;
3B eine schematische perspektivische Ansicht des Wärmeaustauschers mit einem Kühlmittelfluss in dem Wärmeaustauscher;
4 eine vergrößerte Teilansicht, die einen transversalen Querschnitt entlang einer Linie IV-IV von 2 darstellt;
5 eine vergrößerte Teilansicht, die einen longitudinalen Querschnitt entlang einer Linie V-V von 3A veranschaulicht;
6 einen Graphen, der eine Beziehung zwischen einem Belegungsverhältnis RM und einer Kapazität VM eines Kältespeichermaterials zeigt;
7 einen Graphen, der eine Beziehung zwischen dem Belegungsverhältnis RM und einem Wärmeübertragungsbereich AM des Kältespeichermaterials darstellt;
8 einen Graphen, der eine Beziehung zwischen dem Belegungsverhältnis RM und einem Rippenbereich AF zeigt;
9 einen Graphen, der eine Beziehung zwischen dem Belegungsverhältnis RM und einer Kälteenergie-Abstrahlkapazität WM des Kältespeichermaterials veranschaulicht;
10 einen Graphen, der eine Beziehung zwischen dem Belegungsverhältnis RM und einer Kühlkapazität WR des Kühlmittels veranschaulicht;
11 eine vergrößerte Teilansicht, die einen transversalen Querschnitt eines Wärmeaustauschers gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
12 eine vergrößerte Teilansicht, die einen longitudinalen Querschnitt des Wärmeaustauschers gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wiedergibt;
13 eine vergrößerte Teilansicht, die einen transversalen Querschnitt eines Wärmeaustauschers gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
14 eine vergrößerte Teilansicht, die einen longitudinalen Querschnitt des Wärmeaustauschers gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
15 eine vergrößerte Teilansicht, die einen transversalen Querschnitt eines Wärmeaustauschers gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
16 eine vergrößerte Teilansicht, die einen transversalen Querschnitt eines Wärmeaustauschers gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wiedergibt;
17 eine vergrößerte Teilansicht, die einen transversalen Querschnitt eines Kältespeicherbehälters für einen Wärmeaustauscher gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
18 eine vergrößerte Teilansicht, die einen transversalen Querschnitt eines Wärmeaustauschers gemäß einer siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
19 eine vergrößerte Teilansicht, die einen transversalen Querschnitt eines Wärmeaustauschers gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
20 eine vergrößerte Teilansicht, die einen transversalen Querschnitt eines Wärmeaustauschers gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wiedergibt;
21A ein schematisches Blockschaltbild, welches einen Kälteerzeugungskreislauf vom Ausstoßtyp gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
21B eine schematische perspektivische Ansicht des Wärmeaustauschers, bei dem die Kühlmittelströmung in dem Wärmeaustauscher dargestellt ist;
22 eine schematische Querschnittansicht, die ein Luftkonditionierungsgerät gemäß einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wiedergibt;
23 eine Draufsicht eines Wärmeaustauschers gemäß der elften Ausführungsform;
24 eine Draufsicht eines Wärmeaustauschers gemäß einer zwölften Ausführungsform;
25 eine Draufsicht auf einen Wärmeaustauscher gemäß einer dreizehnten Ausführungsform; und
26 eine Draufsicht eines Wärmeaustauschers gemäß einer vierzehnten Ausführungsform.
(Erste Ausführungsform)
1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild, welches einen Kälteerzeugungskreislauf 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Der Kälteerzeugungskreislauf 1 wird für ein Luftkonditionierungsgerät (Klimatisator) für ein Fahrzeug verwendet. Der Kälteerzeugungskreislauf 1 enthält einen Kompressor 10, eine Wärmeabstrahlvorrichtung 20, eine Druckentlastungsvorrichtung 30 und einen Wärmeaustauscher (einen Verdampfer) 40. Diese Komponenten sind durch Kühlrohre in einem geschlossenen Kreislauf verbunden, so dass ein Kühlmittel in dem geschlossenen Kreislauf zirkulieren kann. Der Kompressor 10 wird durch eine Antriebsquelle 2 angetrieben, die aus einer Brennkraftmaschine zum Antreiben des Fahrzeugs besteht. Wenn daher die Antriebsquelle 2 angehalten wird, wird auch der Betrieb des Kompressors 10 angehalten. Der Kompressor 10 zieht das Kühlmittel von dem Verdampfer 40 ab, komprimiert dasselbe und trägt das komprimierte Kühlmittel zu der Wärmeabstrahlvorrichtung 20 aus. Die Wärmeabstrahlvorrichtung 20 fühlt das hoch temperierte Kühlmittel ab. Die Wärmeabstrahlvorrichtung 20 wird auch als Kondensator bzw. Verflüssiger bezeichnet. Die Druckentlastungs- oder Dekomprimierungsvorrichtung 30 dekomprimiert das Kühlmittel, welches durch den Kondensator 20 abgekühlt worden ist. Die Druckentlastungsvorrichtung oder Dekomprimierungsvorrichtung 30 kann aus einer ortsfesten Öffnung, einem Expansionsventil eines temperaturabhängigen Typs oder aus einem Ejektor bestehen. Der Verdampfer 40 verdampft das Kühlmittel 40, welches durch die Dekomprimierungsvorrichtung 30 dekomprimiert wurde, um die Luft abzukühlen, die durch den Verdampfer 40 hindurch strömt, so dass die abgekühlte Luft in einen Passagierraum des Fahrzeugs zugeführt wird. Der Kälteerzeugungskreislauf kann ferner einen internen Wärmeaustauscher umfassen, um einen Wärmeaustausch zwischen dem hochdruckseitigen Kühlmittel und dem niederdruckseitigen Kühlmittel vorzunehmen, und auch einen Tank umfassen, wie beispielsweise eine Aufnahmevorrichtung oder einen Akkumulator, um eine überschüssige Menge des Kühlmittels zu speichern. Die Fahrzeug-Antriebsquelle 2 kann aus einer Brennkraftmaschine oder auch aus einem Elektromotor bestehen.
2 zeigt eine Draufsicht, die den Verdampfer 40 veranschaulicht, der aus einem Wärmeaustauscher vom Kältespeichertyp besteht, und zwar gemäß der ersten Ausführungsform. 3A ist eine Seitenansicht, die den Wärmeaustauscher von 2 veranschaulicht. 3B zeigt eine schematische perspektivische Ansicht des Wärmeaustauschers, bei dem der Kühlmittelfluss in dem Wärmeaustauscher dargestellt ist. 4 zeigt eine vergrößerte Teilansicht, die einen transversalen Querschnitt entlang einer Linie IV-IV von 2 wiedergibt. 5 zeigt eine vergrößerte Teilansicht, die, einen longitudinalen Querschnitt entlang einer Linie V-V von 3 wiedergibt.
In den 2, 3A und 3B umfasst der Verdampfer 40 eine Vielzahl von Kühlmittel-Strömungspfaden, die durch Kanalteile gebildet sind, welche aus Metall, wie beispielsweise Aluminium hergestellt sind. Die Kühlmittel-Strömungspfade sind durch Paare von Vorsatzkästen 41, 42, 43 und 44 und durch eine Vielzahl von Kühlrohren 45. gebildet, die die Vorsatzkästen von jedem Paar verbinden. Die Kühlmittelströme sind durch Pfeile in 3B angezeigt.
In den 2, 3A und 3B bilden ein erster und ein zweiter Vorsatzkasten 41 und 42 ein erstes Paar von Tanks, wobei jeder der Vorsatzkästen 41 und 42 in einem vorbestimmten Abstand und zueinander parallel angeordnet ist. In der gleichen Weise sind eine dritter und ein vierter Vorsatzkasten 43 und 44 in einem vorbestimmten Abstand und parallel zueinander angeordnet. Eine Vielzahl von Kühlrohren 45 ist zwischen dem ersten und dem zweiten Vorsatzkasten 41 und 42 in gleichen Abständen angeordnet. Jedes Ende der Kühlrohre 45 steht in Strömungsverbindung mit den Innenseiten der Vorsatzkästen 41 und 42. Ein erster Wärmeaustausch-Abschnitt 48 wird durch den ersten und zweiten Vorsatzkasten 41 und 42 und durch die Vielzahl der Kühlrohre 45, die dazwischen angeordnet sind, gebildet.
In der gleichen Weise sind eine Vielzahl von Kühlrohren 45 zwischen dem dritten und dem vierten Vorsatzkasten 43 und 44 in gleichen Abständen angeordnet. Jedes Ende der Kühlrohre 45 steht in Strömungsverbindung mit den Innenseiten der Vorsatzkästen 43 und 44. Ein zweiter Wärmeaustausch-Abschnitt 49 ist durch den dritten und den vierten Vorsatzkasten 43 und 44 und die Vielzahl der Kühlrohre 45, die dazwischen angeordnet sind, gebildet. Wie oben dargelegt ist, besteht der Wärmeaustauscher 40 aus zweischichtigen ersten und zweiten Wärmeaustausch-Abschnitten 48 und 49. Der zweite Wärmeaustausch-Abschnitt 49 ist auf einer stromaufwärtigen Seite der Luftströmung positioniert, und der erste Wärmeaustausch-Abschnitt 48 ist an einer stromabwärtigen Seite derselben positioniert.
Eine Anschlussstelle (joint), die an einem Einlassabschnitt für das Kühlmittel vorgesehen ist, ist an einem Ende des ersten Vorsatzkastens 41 vorgesehen. Die Innenseite des ersten Vorsatzkastens 41 ist in zwei (einen ersten und einen zweiten) Vorsatzkastenabschnitte 41a und 41b durch eine Trennwand (nicht gezeigt) unterteilt, die an einem longitudinalen Zwischenabschnitt des ersten Vorsatzkastens 41 vorgesehen ist. Die Vielzahl der Kühlrohre 45 sind in zwei (eine erste und eine zweite) Rohrgruppen 48A und 48B aufgeteilt. Das Kühlmittel fließt in den ersten Vorsatzkastenabschnitt 41a des ersten Vorsatzkastens 41. Dann wird das Kühlmittel von dem ersten Vorsatzkastenabschnitt 41a zu der Vielzahl der Kühlrohre der ersten Rohrgruppe 48A verteilt. Das Kühlmittel strömt durch die Kühlrohre 45 der ersten Rohrgruppe 48A und strömt dann zu dem zweiten Vorsatzkasten 42. Das Kühlmittel wird in dem zweiten Vorsatzkasten 42 gekühlt und wird zu der Vielzahl der Kühlrohre 45 der zweiten Rohrgruppe 48B hin verteilt. Das Kühlmittel strömt dann durch die Vielzahl der Kühlrohre 45 der zweiten Rohrgruppe 48B und strömt in den zweiten Vorsatzkastenabschnitt 41b des ersten Vorsatzkastens 41. Wie oben dargelegt ist, ist ein U-gestalteter Strömungspfad für das Kühlmittel in dem ersten Wärmeaustausch-Abschnitt 48 ausgebildet.
Eine Anschlussstelle, die als ein Auslassabschnitt für das Kühlmittel ausgebildet ist, ist an dem einen Ende des dritten Vorsatzkastens 43 vorgesehen. Die Innenseite des dritten Vorsatzkastens 43 ist in gleicher Weise in zwei (einen ersten und einen zweiten) Vorsatzkastenabschnitte 43a und 43b durch eine andere Trennwand (nicht gezeigt) aufgeteilt, die an einem longitudinalen Zwischenabschnitt des dritten Vorsatzkastens 43 vorgesehen ist. Die vielen Kühlrohre 45 sind ebenfalls in zwei (eine erste und eine zweite) Rohrgruppen 49A und 49B aufgeteilt. Der erste Vorsatzkastenabschnitt 43a des dritten Vorsatzkastens 43 ist benachbart zu dem zweiten Vorsatzkastenabschnitt 41b des ersten Vorsatzkastens 41 vorgesehen, so dass der erste Vorsatzkastenabschnitt 43a des dritten Vorsatzkastens 43 und der zweite Vorsatzkastenabschnitt 41b des ersten Vorsatzkastens 41 miteinander in Strömungsverbindung stehen, wie dies durch eine strichlierte Linie in 3B angezeigt ist.
Das Kühlmittel strömt von dem zweiten Vorsatzkastenabschnitt 41b des ersten. Vorsatzkastens 41 in den ersten Vorsatzkastenabschnitt 43a des dritten Vorsatzkastens 43. Es wird dann das Kühlmittel von dem ersten Vorsatzkastenabschnitt 43a auf die Vielzahl der Kühlrohre der ersten Rohrgruppe 49A verteilt. Das Kühlmittel strömt durch die Kühlrohre 45 der ersten Rohrgruppe 49A und strömt dann in den vierten Vorsatzkasten 44. Das Kältemittel wird in dem vierten Vorsatzkasten 44 gesammelt und wird zu den vielen Kühlrohren 45 der zweiten Rohrgruppe 49B verteilt. Das Kühlmittel strömt durch die Vielzahl der Kühlrohre 45 der zweiten Rohrgruppe 49B und strömt dann in den zweiten Vorsatzkastenabschnitt 43b des dritten Vorsatzkastens 43. Wie oben dargelegt ist, ist auch ein U-gestalteter Strömungspfad für das Kühlmittel in dem zweiten Wärmeaustausch-Abschnitt 49 ausgebildet. Das Kühlmittel, welches aus dem Auslassabschnitt von dem zweiten Vorsatzkastenabschnitt 43b des dritten Vorsatzkastens 43 heraus strömt, gelangt zu dem Kompressor 10.
In den 4 und 5 ist das Kühlrohr 45 aus einen Vielkanal-Rohr mit einer Vielzahl von Kältemittel-Strömungskanälen gebildet. Das Kühlrohr 45 wird auch als ein flaches Rohr 45 bezeichnet. Das Rohr mit den vielen Kanälen kann auch durch einen Extrudierprozess hergestellt werden. Es erstreckt sich eine Vielzahl von Kühlmittel-Strömungspfaden oder Kanälen in einer longitudinalen Richtung des Kühlrohres 45 und ist zu beiden Enden des Kühlrohres 45 hin offen. Eine Vielzahl der Kühlrohre 45 ist in einer Linie angeordnet, die sich parallel zu der longitudinalen Richtung der Vorsatzkästen erstreckt. Die Vielzahl der Kühlrohre 45 ist in der Linie so angeordnet, dass jede der Hauptflächen derselben einander gegenüberliegen. Eine Vielzahl der Aufnahmeräume ist zwischen den benachbarten Kühlrohren 45 ausgebildet. Es ist eine Vielzahl von Kältespeicherbehältern 47 in einigen der Aufnahmeräume angeordnet, während Luftdurchgangskanäle (durch die Luft hindurch strömt und die Luft über einen Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel gekühlt wird, welches durch die Kühlrohre hindurch strömt) in den verbleibenden Aufnahmeräumen ausgebildet sind, was weiter unten noch erläutert wird.
Der Verdampfer 40 umfasst eine Vielzahl von Rippen 46, die in den Luftdurchlasskanälen angeordnet sind, um den Berührungsbereich bzw. die Berührungsfläche mit der Luft zu vergrößern, die dem Passagierraum des Fahrzeugs zuzuführen ist. Die Rippe oder Kühlrippe 46 besteht aus einer geriffelten Rippe oder Flosse 46. Jede der Rippen 46 ist in dem jeweiligen einen der Luftkanäle angeordnet, die zwischen benachbarten Kühlrohren 45 ausgebildet sind. Die Rippe 46 ist thermisch mit den Kühlrohren 45 verbunden. Die Rippe 46 ist an den Kühlrohren 45 durch ein Verbindungsmaterial angebracht, welches eine hohe Wärmeübertragung gewährleistet. Das Verbindungsmaterial kann aus einem Lötmaterial bestehen. Die Rippe 46 kann aus einer dünnen Metallplatte bestehen, die in einer Wellengestalt ausgebildet ist, wie beispielsweise aus Aluminium. Eine Vielzahl von Kühlschlitzen (louvers) sind an oder in der Rippe 46 ausgebildet.
Der Verdampfer 40 umfasst ferner eine Vielzahl von Kältespeicherbehältern 47, die aus einem Metall, wie beispielsweise Aluminium hergestellt sind. Der Kältespeicherbehälter 47 ist als ein Vielfachraum-Flachrohr ausgebildet, wobei viele Räume sich longitudinal erstreckend ausgebildet sind. Ein longitudinales Ende des Kältespeicherbehälters 47 ist nach außen hin abgeflacht, und zwar in der Dickenrichtung desselben, so dass das Ende desselben verschlossen ist. Beide longitudinalen Enden des Behälters 47 sind verschlossen, so dass das Kältespeichermaterial 50 darin eingeführt und festgehalten ist, und zwar in einer abdichtenden Weise. Jeder der Kältespeicherbehälter 47 umfasst ein Paar von Haupt-Außenseitenflächen, von denen jede sich in einer Fläche-zu-Fläche-Berührung mit der Hauptfläche der Kühlrohre 45 befindet.
Die Kältespeicherbehälter 47 sind in den Aufnahmeräumen angeordnet, die zwischen den benachbarten Kühlrohren 45 ausgebildet sind und sind thermisch mit diesen verbunden. Die Kältespeicherbehälter 47 sind an den Kühlrohren 45 durch ein Verbindungsmaterial mit hoher Wärmeübertragungsfähigkeit angebracht. Es kann ein Lötmaterial oder ein Harzmaterial, wie beispielsweise ein Verbindungsmaterial bzw. Bondingmaterial als Verbindungsmaterial verwendet werden. Die Kältespeicherbehälter 47 sind an die Kühlrohre 45 angelötet. Eine große Menge des Lötmaterials ist zwischen den Kältespeicherbehältern 47 und den Kühlrohren 45 angeordnet, so dass diese miteinander über einen großen Flächenbereich verbunden sind. Das Lötmaterial kann entweder auf einer Seite oder auf beiden Seiten der Kältespeicherbehälter 47 und der Kühlrohre 45 aufplattiert sein. Als ein Ergebnis kann eine hohe Wärmeübertragung zwischen den Kältespeicherbehältern 47 und den Kühlrohren 45 realisiert werden.
In den 4 und 5 ist eine Dicke „T” des Kältespeicherbehälters 47 im Wesentlichen gleich derjenigen des Luftdurchgangskanals (das heißt, des Aufnahmeraumes). Daher ist auch die Dicke „T” des Kältespeicherbehälters 47 im Wesentlichen gleich derjenigen der Rippe 46. Die Kältespeicherbehälter 47 und die Rippen 46 können untereinander einen Wärme-Austausch vornehmen. Es ergibt sich somit eine höhere Flexibilität hinsichtlich des Designs eines Musters für die vielen Kältespeicherbehälter 47 und die vielen Rippen 46. Die Dicke „T” des Kältespeicherbehälters 47 ist größer als eine Dicke des Kühlrohres 45. Diese Art einer Konstruktion ist hinsichtlich der Einführung einer großen Menge des Kältespeichermaterials 50 vorteilhaft. Eine Länge „L” des Kältespeicherbehälters 47 ist nahezu gleich derjenigen der geriffelte Rippe 46. Daher wird nahezu die Gesamtheit des Aufnahmeraumes in der longitudinalen Richtung zwischen den benachbarten Kühlrohren 45 durch den Kältespeicherbehälter 47 belegt. Jeglicher Spalt des Aufnahmeraumes in der longitudinalen, Richtung zwischen dem Kältespeicherbehälter 47 und dem Vorsatzkasten 41, 42, 43 oder 44 kann in bevorzugter Weise durch ein kleines Stück der geriffelten oder gewellten Rippen 46 oder durch Füllmaterial, wie beispielsweise Harz, belegt sein.
Der Kältespeicherbehälter 47 umfasst ein Paar von Haupt-Wandabschnitten 47a, die Haupt-Außenseitenflächen bilden, und umfasst eine Vielzahl von Partitionierungsabschnitten 47b, die sich von einem Wandabschnitt 47a zu dem anderen Wandabschnitt 47a hin erstrecken, um beide Wandabschnitte 47a miteinander zu verbinden. Eine Vielzahl von kleinen Räumen für das Kältespeichermaterial 50 ist in dem Kältespeicherbehälter 47 ausgebildet, wobei die kleinen Räume sich in der longitudinalen Richtung des Kältespeicherbehälters 47 erstrecken. Die Vielzahl der kleinen Räume ist in dem Kältespeicherbehälter in einer Richtung der Luftströmung angeordnet, die durch den Verdampfer 40 hindurch verläuft. Jeder der kleinen Räume steht in Strömungsverbindung mit jedem anderen, und zwar an beiden longitudinalen Enden des Kältespeicherbehälters 47. Jeder der kleinen Räume besitzt einen Querschnittbereich oder eine Querschnittfläche, die wesentlich größer ist als diejenige des Kühlmittel-Strömungskanals des Kühlrohres 45.
In 2 ist die Vielzahl der Kühlrohre 45 in einem konstanten Abstand angeordnet. Es sind viele Räume (das heißt, die Aufnahmeräume) jeweils zwischen benachbarten Kühlrohren 45 ausgebildet. Die vielen Rippen 46 und die vielen Kältespeicherbehälter 47 sind jeweils in den vielen Aufnahmeräumen in Einklang mit einer vorbestimmten Ordnung angeordnet. Die Aufnahmeräume, in welchen die Rippen 46 angeordnet sind, bilden Luftkanäle. Die verbleibenden Aufnahmeräume sind die Räume für die Kältespeicherbehälter 47. Die Räume zwischen 10% und 50% von allen den Aufnahmeräumen zwischen den Kühlrohren 45 werden als Räume für die Kältespeicherbehälter 47 verwendet. Die Kältespeicherbehälter 47 sind gleich beabstandet über dem Verdampfer 40 angeordnet. Jedes der Kühlrohre 45, welches auf beiden Seiten des Kältespeicherbehälters 47 angeordnet ist, definiert jeweils den Luftdurchgangskanal zusammen mit jedem der gegenüber liegenden Kühlrohre 45, durch die die Luft hindurch strömt, um den Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel durchzuführen, welches durch die Kühlrohre 45 strömt. Mit anderen Worten sind die zwei Kühlrohre 45 zwischen zwei Rippen 46 angeordnet, und es ist ein Kältespeicherbehälter 47 zwischen zwei Kühlrohren 45 angeordnet.
Ein Kältespeicherbehälter 47 und zwei benachbarte Kühlrohre 45 bilden eine Kältespeichereinheit. In dem Verdampfer 40 ist eine Vielzahl der Kältespeichereinheiten, welche die gleiche Konstruktion aufweisen, in gleichen Intervallen angeordnet. Ferner ist die Vielzahl der Kältespeichereinheiten gleich beabstandet in einer bilateralen Richtung angeordnet. Zusätzlich ist die Vielzahl der Kältespeichereinheiten symmetrisch angeordnet.
Eine Vielzahl der ersten Kältespeichereinheiten, die in dem ersten Wärmeaustausch-Abschnitt 48 angeordnet sind, und eine Vielzahl der zweiten Kältespeichereinheiten, die in dem zweiten Wärmeaustausch-Abschnitt 49 angeordnet sind, sind in einer geschichteten Art angeordnet und sind miteinander in Richtung der Luftströmung ausgerichtet. Die Kältespeicherbehälter 47 der ersten Kältespeichereinheiten und die Kältespeicherbehälter 47 der zweiten Kältespeichereinheiten sind voneinander getrennt, und es sind Räume zwischen denselben vorgesehen, die als Wärmeisoliereinrichtungen dienen.
Ein Muster der Kühlrohre 45, der Rippen 46 und der Kältespeicherbehälter 47 wird im Folgenden erläutert, wenn man den Verdampfer von seinem innersten Ende aus betrachtet (beispielsweise von dem äußersten linken Ende in 2 aus). Eine Seitenplatte ist an dem äußersten linken Ende des Verdampfers 40 in Form eines Verstärkungsteiles angeordnet. Die Rippe 46 ist zwischen dem Verstärkungsteil (der Seitenplatte) und dem Kühlrohr 45 angeordnet, welches das erste Rohr vom äußersten linken Ende aus ist. Die Rippen 46 sind an beiden Seiten des ersten Kühlrohres 45 angeordnet. Der Kältespeicherbehälter 47 ist zwischen dem zweiten und dem dritten Kühlrohr 45 angeordnet. Die Rippe 46 ist zwischen dem dritten und dem vierten Kühlrohr 45 angeordnet. Die Rippe 46 ist auch zwischen dem vierten und dem fünften Kühlrohr 45 angeordnet. Der Kältespeicherbehälter 47 ist zwischen dem fünften und dem sechsten Kühlrohr 45 angeordnet. Die Rippe 46 ist zwischen dem sechsten und dem siebenten Kühlrohr 45 angeordnet. Das zuvor erläuterte Muster wiederholt sich von dem äußersten linken Ende zum äußersten rechten Ende des Verdampfers 40 hin.
Gemäß der Konstruktion von 2 sind die Rippen 46 an beiden Seitenenden des Verdampfers 40 vorgesehen. Die Kältespeicherbehälter 47 sind nicht an beiden Seitenenden angeordnet. Ferner sind die Rippen 46 auf beiden Seiten der äußersten linken und äußersten rechten Kühlrohre 45 angeordnet. Die Kältespeicherbehälter 47 sind nicht auf beiden Seiten des äußersten linken und äußersten rechten Kühlrohres 45 angeordnet. Die Kältespeicherbehälter 47 sind lediglich zwischen vorbestimmten benachbarten Kühlrohren 45 angeordnet. Auch sind die Rippen 46 nicht zwischen solchen Kühlrohren 45 angeordnet, zwischen welchen der Kältespeicherbehälter 47 angeordnet ist. Die Rippen 46 sind auf beiden Seiten der Kältespeichereinheit angeordnet, das heißt, die Rippen 46 sind an den Außenseiten der Kühlrohre 45 angeordnet, die auf beiden Seiten des Kältespeicherbehälters 47 positioniert sind. Gemäß der oben erläuterten Anordnung sind die Kühlrohre 45 und die Rippen 46 symmetrisch in Bezug auf den Kältespeicherbehälter 47 angeordnet. Diese symmetrische Anordnung für die Kältespeicherbehälter 47, die Kühlrohre 45 und die Rippen 46 ist über dem gesamten Verdampfer 40 hinweg ausgebildet.
Die 6 bis 10 zeigen Graphen, die jeweils Beziehungen zwischen einem Belegungsverhältnis der Kältespeicherbehälter 47 und verschiedenen Charakteristika des Verdampfers 40 anzeigen. Gemäß der Konstruktion von 2 belegen die Kältespeicherbehälter 47 ein Drittel der gesamten Aufnahmeräume zwischen den Kühlrohren, und die verbleibenden zwei Drittel der Aufnahmeräume zwischen den Kühlrohren sind durch die Rippen 46 belegt, das heißt, die Luftdurchgänge. Daher liegt das Belegungsverhältnis oder Besetzungsverhältnis des Kältespeicherbehälters 47 bei 33%. Das Belegungs- oder Besetzungsverhältnis wird so gewählt, um eine hohe Kälteenergie-Abstrahlcharakteristik zu realisieren. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben die Qualität des Verdampfers 40 in Bezug auf das Belegungs- oder Besetzungsverhältnis in vielerlei Hinsicht studiert. Gemäß dem Studium der Erfinder kann eine hohe Qualität des Verdampfers in einem Fall erzielt werden, bei dem das Belegungs- oder Besetzungsverhältnis innerhalb eines vorbestimmten Bereiches eingestellt ist.
Beispielsweise kann gemäß der Darstellung in 6 eine Kapazität VM des Kältespeichermaterials 50 erhöht werden, wenn das Belegungsverhältnis RM größer ausgeführt wird. Gemäß der Darstellung in 7 kann eine Wärmeübertragungsfläche oder -Bereich AM des Kältespeichermaterials 50 erhöht werden, wenn das Belegungsverhältnis AM größer ausgeführt wird. Wie ferner in 8 gezeigt ist, wird ein Rippenbereich AF der Rippe 46 relativ gemindert, wenn das Belegungsverhältnis RM größer gemacht wird.
Wenn man die oben erläuterten Charakteristika in Betracht zieht, ergibt sich eine Kühlqualität durch das Kältespeichermaterial 50, das heißt eine Kälteenergie-Abstrahlkapazität WM, in Form einer charakteristischen Kurve mit einem maximalen Wert in Bezug auf das Belegungsverhältnis RM. 9 zeigt einen Graphen, der eine Beziehung zwischen dem Belegungs- oder Besetzungsverhältnis RM und der Kälteenergie-Abstrahlkapazität WM darstellt. Wie in 9 gezeigt ist, kann eine hohe Kälteenergie-Abstrahlkapazität WM erreicht werden, wenn das Belegungsverhältnis RM auf einen Wert innerhalb eines Bereiches eingestellt wird, der größer ist als 10%, jedoch kleiner ist als 60%. Das Belegungs- oder Besetzungsverhältnis von ca. 30% ist sehr zu bevorzugen, um die höchste Kälteenergie-Abstrahlkapazität WM zu erhalten. Wie in 10 gezeigt ist, nimmt die Kühlkapazität WR des Kühlmittels ab, wenn das Belegungsverhältnis RM erhöht wird. In Hinblick auf die mögliche Kühlkapazität WR, die für einen Klimatisator erforderlich ist, ist eine höhere Kühlkapazität WR besser. Unter diesem Gesichtspunkt kann ein Belegungsverhältnis RM bevorzugt werden, wenn es kleiner ist als 50%. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist das Belegungsverhältnis auf 33% eingestellt, und zwar in Hinblick auf einen Abgleich zwischen der Kälteenergie-Abstrahlkapazität WM durch das Kältespeichermaterial und die Kühlkapazität WR des Kühlmittels.
Es wird nun ein Betrieb der vorliegenden Ausführungsform erläutert. Wenn ein Befehl für eine Luftaufbereitungsoperation erteilt wird, beispielsweise ein Befehl für eine Kühloperation durch einen Fahrzeug-Passagier, wird ein Kompressor 10 durch die Antriebsquelle 2 angetrieben. Der Kompressor 10 zieht das Kühlmittel von dem Verdampfer 40 ab, komprimiert dasselbe und trägt das komprimierte Kühlmittel aus. Das Kühlmittel, welches von dem Kompressor 10 ausgetragen wird, wird an der Wärmeabstrahlvorrichtung 20 einer Abstrahlung unterzogen (radiated). Das Kühlmittel von der Wärmeabstrahlvorrichtung 20 wird dekomprimiert, und zwar durch die Dekomprimierungsvorrichtung 30, und wird dem Verdampfer 40 zugeführt. Das Kühlmittel wird an dem Verdampfer 40 verdampft, wodurch nicht nur der Kältespeicherbehälter 47 abgekühlt wird, sondern auch die Luft abgekühlt wird, die durch den Verdampfer 40 über die Rippen 46 strömt.
Wenn das Fahrzeug zeitweilig angehalten wird, wird auch der Betrieb der Antriebsquelle 2 angehalten, um den Energieverbrauch zu reduzieren. Es wird dann der Betrieb des Kompressors 10 angehalten. Danach verliert das Kühlmittel in dem Verdampfer 40 allmählich seine Kühlkapazität. Während dieses Prozesses strahlt das Kältespeichermaterial 50 allmählich Kälteenergie ab, um dadurch die Luft abzukühlen. Bei dieser Operation wird die Wärme der Luft auf das Kältespeichermaterial 50 über die Rippen 46, die Kühlrohre 45 und die Kältespeicherbehälter 47 übertragen. Als ein Ergebnis kann die Luft kontinuierlich durch das Kältespeichermaterial 50 abgekühlt werden, und zwar selbst nachdem der Kälteerzeugungskreislauf 1 zeitweilig angehalten wird. Wenn dann das Fahrzeug erneut mit seiner Bewegung beginnt, treibt die Antriebsquelle 2 erneut den Kompressor 10 an, so dass der Kälteerzeugungskreislauf 1 das Kältespeichermaterial 50 abkühlt und die Kälteenergie gespeichert wird.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die Kühlrohre 45 und die Rippen 46 (die Luftdurchgänge oder Luftkanäle) symmetrisch in Bezug auf den Kältespeicherbehälter 47 angeordnet. Demzufolge wird das Kältespeichermaterial 50 effektiv von dem Paar der Wandabschnitte 47a des Kältespeicherbehälters 47 abgekühlt. Der Kältespeicherbehälter 47 speichert die Kälteenergie in gleicher Weise von beiden Seiten her. Zusätzlich strahlt der Kältespeicherbehälter 47 die gespeicherte Kälteenergie gleichmäßig von beiden Seiten ab.
Der Kältespeicherbehälter 47 befindet sich nicht in einem direkten Kontakt mit den Rippen 46. Der Kältespeicherbehälter 47 ist thermisch mit den Rippen 46 wenigstens über die Kühlrohre 45 verbunden. Es kann demzufolge selbst in einem Fall, bei welchem Luft mit hoher Temperatur zeitweilig durch die Luftdurchgänge oder Luftkanäle strömt, eine übermäßige Abstrahlung der Kälteenergie von dem Kältespeichermaterial 50 verhindert werden.
Das Belegungsverhältnis oder Besetzungsverhältnis des Kältespeicherbehälters 47 in Bezug auf die Aufnahmeräume des Verdampfers 40 liegt bei 1/3. Während daher die Kühlkapazität des Kühlmittels nicht stark beeinträchtigt wird, kann eine hohe Kälteenergie-Abstrahlkapazität WM durch das Kältespeichermaterial erreicht werden. Die vielen Trennwände 47b, die als Wärmeaustauschabschnitte arbeiten, erhöhen den Kontaktbereich zwischen dem Kältespeicherbehälter 47 und dem Kältespeichermaterial 50, so dass ein effektiver Wärmeaustausch zwischen dem Kältespeicherbehälter 47 und dem Kältespeichermaterial 50 realisiert werden kann. Der Kältespeicherbehälter 47 ist mit den Kühlrohren 45 über das Lötmaterial verbunden, um dadurch eine hohe Wärmeübertragung und eine hohe Produktivität zu erzielen.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sieht der Verdampfer 40 eine Wärmeaustauschfläche oder einen -Flächenbereich vor. Der Wärmeaustausch-Flächenbereich ist in einem einzelnen Luftströmungskanal angeordnet, der in einem Luftkonditionierungs-Strömungskanal (der in einem Luftkonditionierungsgerät ausgebildet ist) festgelegt ist. Die Vielzahl der Kältespeicherbehälter 47 ist in gleichen Abständen in dem Verdampfer 40 angeordnet. Als ein Ergebnis sind die Kältespeicherbehälter 47 gleich beabstandet in dem Verdampfer 40 angeordnet. Insbesondere ist die Vielzahl der Kältespeicherbehälter 47 gleichmäßig in bilateraler Richtung verteilt angeordnet, in welcher die vielen Kühlrohre 45 in einer Linie angeordnet sind. Die vielen Kältespeicherbehälter 47 sind symmetrisch in Bezug auf eine Mittellinie des Verdampfers 40 in der bilateralen Richtung angeordnet, in welcher die Kühlrohre 45 in einer Linie angeordnet sind. Gemäß einer solchen Anordnung der Kältespeicherbehälter 47 kann eine zeitweilige Verteilung in einer Rechts-Links-Richtung (der bilateralen Richtung) in der Luftkonditionierungs-Durchführung unterdrückt werden.
(Zweite Ausführungsform)
Die 11 und 12 zeigen vergrößerte Teilansichten, die einen Wärmeaustauscher (einen Verdampfer) gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen, wobei 11 eine transversale Querschnittansicht ist und 12 eine longitudinale Querschnittansicht ist. 11 entspricht einem Teil der Querschnittansicht entlang der Linie IV-IV von 2. 12 entspricht einem Teil der Querschnittansicht entlang der Linie V-V von 3. Es sind die gleichen Bezugszeichen der ersten Ausführungsform für solche Abschnitte in der Ausführungsform verwendet, welche die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform sind.
Es ist ein Kältespeicherbehälter 247 in Form eines flachen Rohres mit einem rechteckförmigen Querschnitt ausgebildet. Der Kältespeicherbehälter 247 besitzt ein Paar von Haupt-Wandabschnitten 247a und ein Paar von Seiten-Wandabschnitten 247c. Eine geriffelte oder gewellte innere Rippe 247b bildet einen Wärmeaustauschabschnitt und ist innerhalb des Kältespeicherbehälters 247 angeordnet, wobei viele obere Abschnitte und untere Abschnitte der inneren Rippe 247b abwechselnd in der Richtung der Luftströmung angeordnet sind. Jeder der oberen und unteren bzw. Boden-Abschnitte der inneren Rippe 247b erstreckt sich in einer longitudinalen Richtung des Kältespeicherbehälters 247, und diese vielen oberen und unteren bzw. Boden-Abschnitte sind an die Haupt-Wandabschnitte 247a angelötet. Gemäß einer solchen Konstruktion kann der Kontaktbereich bzw. die Kontaktfläche zwischen dem Kältespeicherbehälter 247 und dem Kältespeichermaterial 50 mit Hilfe der inneren Rippe 247b vergrößert werden.
(Dritte Ausführungsform)
Die 13 und 14 zeigen vergrößerte Teilansichten, die einen Wärmeaustauscher (einen Verdampfer) gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wiedergeben, wobei 13 eine transversale Querschnittansicht ist und 14 eine longitudinale Querschnittansicht wiedergibt. 13 entspricht einem Teil der Querschnittansicht, und zwar entlang der Linie IV-IV von 2. 14 entspricht einem Teil der Querschnittansicht entlang der Linie V-V von 3. Es sind gleiche Bezugszeichen der ersten Ausführungsform für solche Abschnitte in dieser Ausführungsform verwendet, welche die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform sind.
Es ist ein Kältespeicherbehälter 347 als flaches Rohr mit einem rechteckförmigen Querschnitt ausgebildet, und zwar in der gleichen Weise wie der Kältespeicherbehälter 247 der zweiten Ausführungsform (11 und 12). Der Kältespeicherbehälter 347 umfasst ein Paar von Haupt-Wandabschnitten 347a und ein Paar von Seiten-Wandabschnitten 347c. Eine geriffelte oder gewellte innere Rippe 347b, die einen Wärmeaustauschabschnitt bildet, ist innerhalb des Kältespeicherbehälters 347 angeordnet, wobei eine Vielzahl von oberen und unteren bzw. Boden-Abschnitten der inneren Rippe 347b abwechselnd in der longitudinalen Richtung des Kältespeicherbehälters 347 angeordnet sind. Jeder der oberen und unteren bzw. Boden-Abschnitte der inneren Rippe 347b erstreckt sich in der Richtung der Luftströmung, und diese vielen oberen und unteren Abschnitte sind an die Haupt-Wandabschnitte 347a angelötet. Gemäß einer solchen Konstruktion kann der Kontaktflächenbereich zwischen dem Kältespeicherbehälter 347 und dem Kältespeichermaterial 50 ebenfalls mit Hilfe der inneren Rippe 347b vergrößert werden.
(Vierte Ausführungsform)
15 zeigt eine vergrößerte Teilansicht, die einen Wärmeaustauscher (einen Verdampfer) gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wiedergibt, wobei 15 eine transversale Querschnittansicht entsprechend einem Teil der Querschnittansicht entlang der Linie IV-IV von 2 ist. Es sind gleiche Bezugszeichen der ersten Ausführungsform für solche Abschnitte dieser Ausführungsform verwendet, welche die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform sind.
Der Kältespeicherbehälter 447 hat eine Weite oder Breite W in der Richtung der Luftströmung, wobei die Weite oder Breite W gleich ist einem zusätzlichen Wert der Weite oder Breite des ersten Wärmeaustausch-Abschnitts 48 und einer Weite oder Breite des zweiten Wärmeaustausch-Abschnitts 49. Da der Kältespeicherbehälter 447 die Weite W hat, welche beide Weiten oder Breiten für die in zwei Schichten ausgebildete Wärmeaustausch-Abschnitte 48 und 49 des Verdampfers 40 abdeckt, ist es möglich, die Kapazität VM des Kältespeichermaterials 50 zu vergrößern.
Der Kältespeicherbehälter 447 besitzt eine ähnliche Konstruktion wie diejenige des Kältespeicherbehälters 47 der ersten Ausführungsform (4). Der Kältespeicherbehälter 447 umfasst ein Paar von Haupt-Wandabschnitten 447a, welche die Haupt-Außenseitenflächen bilden, und umfasst viele Partitionierungsabschnitte 447b, welche Wärmeaustausch-Abschnitte bilden, wobei jeder der Partitionierungsabschnitte 447b sich von einem Wandabschnitt 447a zu einem anderen Wandabschnitt 447a erstreckt, um dadurch eine Vielzahl von kleinen Räumen festzulegen, die in einer Schichtungsrichtung der zweischichtigen Wärmeaustausch-Abschnitte 48 und 49 angeordnet sind (das heißt, in der Richtung der Luftströmung). Zwei Kühlrohre 45 sind an einer Außenseitenfläche des Kältespeicherbehälters 447 angeordnet. Andere zwei Kühlrohre 45 sind in gleicher Weise an der anderen Außenseitenfläche des Kältespeicherbehälters 447 angeordnet. Mit anderen Worten umfasst der Kältespeicherbehälter 447 eine Vielzahl von Kühlrohren 45 auf jeder der Außenseitenflächen. Wie in 15 gezeigt ist, enthält der Kältespeicherbehälter 447 eine Vielzahl von kleinen Räumen (welche Einheiten enthalten), die in der Richtung der Weite oder Breite W angeordnet sind. Jede der enthaltenen Einheiten besitzt eine Länge L gleich der Länge L, die in der ersten Ausführungsform gezeigt ist (2). Der Kältespeicherbehälter 447 mit der Vielzahl der enthaltenen Einheiten ist zwischen benachbarten Kühlrohren 45 angeordnet.
(Fünfte Ausführungsform)
16 zeigt eine vergrößerte Teilansicht, die einen Wärmeaustauscher (einen Verdampfer) gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wiedergibt, wobei 16 eine transversale Schnittansicht entsprechend einem Teil der Querschnittansicht entlang der Linie IV-IV von 2 zeigt. Es sind gleiche Bezugszeichen von der ersten Ausführungsform für solche Abschnitte in dieser Ausführungsform verwendet, welche die gleichen sind wie bei der ersten Ausführungsform.
Ein Kältespeicherbehälter 547 umfasst ein Paar von Haupt-Wandabschnitten 547a und eine Vielzahl von Vorsprüngen 547b, von denen jeder von einem Wandabschnitt 547a zu dem anderen Wandabschnitt 547a hin vorragt, wobei die Vorsprünge 547b Wärmeaustauschabschnitte bilden. Der Kältespeicherbehälter 547 weist eine Vielzahl von kleinen Räumen auf, die miteinander in Strömungsverbindung stehen, um einen durchgehenden inneren Raum zu bilden. Eine Öffnung 547c ist an einem der Seitenwandabschnitte ausgebildet, durch die das Kältespeichermaterial 50 in den inneren Raum des Kältespeicherbehälters 547 eingeführt wird. Die Öffnung 547c ist an dem Seitenwandabschnitt ausgebildet, der entweder auf der stromaufwärtigen oder der stromabwärtigen Seite des Verdampfers 40 in der Luftströmung platziert ist. Ein Abdichtteil 547d aus wärmeaushärtendem Harz, wie beispielsweise Epoxidharz, ist in die Öffnung 547c eingestopft.
Wenn der Verdampfer 40 hergestellt wird, werden zunächst Teile für die Wärme-Speicherbehälter 547, die Kühlrohre 45, die Rippen 46 und andere Teile vorbereitet. Dann werden diese Teile zeitweilig zusammengebaut. Der zeitweilig zusammengebaute Verdampfer (halb hergestellter Verdampfer) wird dann in einen Lötofen eingebracht, um einen Lötprozess auszuführen. Die Kältespeicherbehälter 547, die Kühlrohre 45 und die Rippen 46 werden fest aneinander angelötet.
Das Kältespeichermaterial 50 wird dann in die Kältespeicherbehälter 547 durch die Öffnungen 547c eingeführt. Es werden dann die Abdichtteile 547d in die Öffnungen 547c eingebracht bzw. eingestöpselt. Gemäß der vorliegenden Erfindung können die Kältespeicherbehälter 547 in einfacher Weise zu dem Verdampfer 40 während des Herstellungsprozesses zusammengebaut werden. Der Herstellungsprozess kann auch bei anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zur Anwendung gelangen.
(Sechste Ausführungsform)
17 zeigt eine vergrößerte Teilansicht, die einen Kältespeicherbehälter für einen Wärmeaustauscher (einen Verdampfer) gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, wobei 17 eine transversale Schnittansicht ist. Ein Kältespeicherbehälter 647 ist aus einer dünnen Metallplatte geformt, die in eine flache Rohrgestalt gebogen ist. Ein Ende der Metallplatte ist um das andere Ende herum gebördelt. Der Kältespeicherbehälter 647 umfasst ein Paar von Haupt-Wandabschnitten 647a, die sich in einer longitudinalen Richtung (einer Richtung senkrecht zur Blattebene von 17) erstrecken. Jedes der longitudinalen Enden des Kältespeicherbehälters 647 ist in seiner Dickenrichtung (in der Rechts-Links-Richtung in 17) abgeflacht, so dass das Ende desselben verschlossen ist.
Eine Vielzahl von Vertiefungen 647b ist an den Wandabschnitten 647a ausgebildet. Die Vertiefung 647b wird durch einen konvexen Abschnitt gebildet, der von einem Wandabschnitt zu dem anderen Wandabschnitt hin vorragt. Die Vertiefungen bilden Wärmeaustausch-Abschnitte. Jede der Vertiefungen 647b, die an einem Wandabschnitt 647a ausgebildet ist, liegt den entsprechenden Vertiefungen 647b gegenüber, die an dem anderen Wandabschnitt 647a ausgebildet sind, und es sind die jeweiligen sich gegenüber liegenden oberen Abschnitte der Vertiefungen miteinander verbunden. Die Vielzahl der Vertiefungen erhöht den Kontaktierungsbereich zwischen dem Kältespeichermaterial 50 und dem Kältespeicherbehälter 647. Der Kältespeicherbehälter 647 der vorliegenden Ausführungsform kann als ein Kältespeicherbehälter für andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
(Siebente Ausführungsform)
18 ist eine vergrößerte Teilansicht, die einen Wärmeaustauscher (einen Teil eines Verdampfers) gemäß einer siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wiedergibt, wobei 18 einen transversale Schnittansicht entsprechend einem Teil der Querschnittansicht entlang der Linie IV-IV von 2. darstellt. Es sind die gleichen Bezugszeichen wie bei der ersten Ausführungsform für solche Abschnitte bei der vorliegenden Ausführungsform verwendet, welche die gleichen sind wie bei der ersten Ausführungsform.
Eine erste Kältespeichereinheit (mit einem Kältespeicherbehälter 747e und mit zwei Kühlrohren 45 auf beiden Seiten des Kältespeicherbehälters 747e) ist in dem ersten Wärmeaustauschabschnitt 48 vorgesehen, Eine zweite Kältespeichereinheit (mit einem Kältespeicherbehälter 747f und mit zwei Kühlrohren 45 auf beiden Seiten des Kältespeicherbehälters 747f) ist in gleicher Weise in dem gleichen Wärmeaustauschabschnitt 49 vorgesehen. Die erste und die zweite Kältespeichereinheit sind voneinander getrennt, so dass ein Raum (der als eine Wärmeisoliereinrichtung fungiert) zwischen der ersten und der zweiten Kältespeichereinheit ausgebildet ist.
Gemäß der zuvor erläuterten Konstruktion sind die erste und die zweite Kältespeichereinheit thermisch voneinander getrennt, so dass eine Wärmeübertragung zwischen den Kältespeicherbehältern 747e und 747f unterdrückt wird. Als ein Ergebnis kann die Temperatur des Kältespeicherbehälters 747e auf einem unterschiedlichen. Wert. gegenüber demjenigen des Kältespeicherbehälters 747f gesteuert werden. Zusätzlich wird eine Wärmeübertragung zwischen dem Kältespeichermaterial 50 in dem Kältespeicherbehälter 747e und dem Kältespeichermaterial 50 in dem Kältespeicherbehälter 747f unterdrückt. Eine Bewegung des Kältespeichermaterials 50 in dem Behälter 747e oder 747f kann ebenfalls unterdrückt werden. Ein Wärmeisolierteil kann zwischen den Kältespeicherbehältern 747e und 747f angeordnet sein. Bei der vorliegenden Ausführungsform, die in 18 gezeigt ist, sind innere Rippen in den jeweiligen Kältespeicherbehältern 747e und 747f angeordnet. Die Kältespeicherbehälter, die mit den oben erläuterten ersten bis sechsten Ausführungsformen dargestellt wurden, können auch auf die vorliegende siebente Ausführungsform zur Anwendung gebracht werden.
Die Kühlrohre 45 des ersten Wärmeaustauschabschnitts 48 sind auf einer stromaufwärtigen Seite in Bezug auf die Kühlmittelströmung angeordnet. Die Kühlrohre 45 des zweiten Wärmeaustauschabschnitts 49 sind daher auf einer stromabwärtigen Seite in Bezug auf die Kühlmittelströmung angeordnet. Das Kühlmittel in den Kühlrohren 45 des zweiten Wärmeaustauschabschnitts 49 kann einen überhitzten Gaszustand einnehmen, und zwar selbst dann, wenn das Kühlmittel in den Kühlrohren 45 des ersten Wärmeaustauschabschnitts 48 sich in einem Zweiphasen-Gas-Flüssig- Zustand befindet. Als ein Ergebnis kann die Temperatur des Kältespeichermaterials 50 des zweiten Wärmeaustauschabschnitts 49 höher ansteigen als ein Schmelzpunkt, und zwar selbst dann, wenn die Temperatur des Kältespeichermaterials 50 des ersten Wärmeaustauschabschnitts 48 niedriger liegt als der Schmelzpunkt. Wie zuvor dargelegt, kann ein Fall auftreten, bei welchem eine Temperaturdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Wärmeaustauschabschnitt 48 und 49 auftritt, die aus dem Kühlmittelfluss resultiert.
Der erste Wärmeaustauschabschnitt 48 ist auf der stromabwärtigen Seite in Bezug auf die Luftströmung angeordnet. Der zweite Wärmeaustauschabschnitt 49 ist daher auf der stromaufwärtigen Seite in Bezug auf die Luftströmung angeordnet. Als ein Ergebnis kann eine Temperaturdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Wärmeaustauschabschnitt 48 und 49 ebenfalls abhängig von der Luftströmung auftreten. In einem solchen Fall, bei dem die Temperaturdifferenz in einem einzelnen Kältespeicherbehälter auftritt, ergibt sich die Möglichkeit, dass der Kälteenergie-Speicherwirkungsgrad als auch der Kälteenergie-Abstrahlwirkungsgrad abgesenkt werden können.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist jedoch der Wärmeisolierabschnitt zwischen den Kältespeicherbehältern 747e und 747f vorgesehen. Selbst wenn daher. die Temperaturdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Wärmeaustauschabschnitt 48 und 49 auftritt, ist es möglich, ein Absenken des Kälteenergie-Speicherwirkungsgrades als auch des Kälteenergie-Abstrahlwirkungsgrades zu unterdrücken. Beispielsweise wird die Temperatur von lediglich einem der Kältespeicherbehälter (zum Beispiel von dem Kältespeicherbehälter 747e) unter dem Schmelzpunkt gehalten, und es kann dann die Kälteenergie lediglich in einem solchen Kältespeicherbehälter 747e gespeichert werden.
(Achte Ausführungsform)
19 ist eine vergrößerte Teilansicht, die einen Wärmeaustauscher (einen Teil eines Verdampfers) gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei 19 eine transversale Schnittansicht entsprechend einem Teil der Querschnittansicht entlang der Linie IV-IV von 2 darstellt. Es sind gleiche Bezugszeichen wie bei der ersten Ausführungsform für solche Abschnitte bei der vorliegenden Ausführungsform verwendet, welche die gleichen sind wie bei der ersten Ausführungsform.
Ein Kältespeicherbehälter 847 besitzt eine ähnliche Konstruktion wie die oben erläuterte Konstruktion der siebenten Ausführungsform (18). Der Kältespeicherbehälter 847 besteht aus einem einzelnen Behälter, wobei eine Trennwand 847g vorgesehen ist, um einen Innenraum in zwei Räume für den ersten und den zweiten Wärmeaustauschabschnitt 48 und 49 aufzuteilen. Die Trennwand 847g wird auch als Wärmeisolierabschnitt zwischen den Kältespeichermaterialien 50 in den jeweiligen Innenräumen des Kältespeicherbehälters 847 genutzt.
Es sind eine erste Kältespeichereinheit (bestehend aus einem Abschnitt des Kältespeicherbehälters 847 für den ersten Wärmeaustauschabschnitt 48 und den Kühlrohren 45) und eine zweite Kältespeichereinheit (bestehend aus einem Abschnitt des Kältespeicherbehälters 847 für den zweiten Wärmeaustauschabschnitt 49 und den Kühlrohren 45) miteinander verbunden, und zwar mit Hilfe der Trennwand 847g, die auch als Wärmeisoliereinrichtung dient.
Gemäß der oben erläuterten Konstruktion kann eine Wärmeübertragung zwischen den Kältespeichermaterialien 50 in den jeweiligen Innenräumen des Kältespeicherbehälters 847 unterdrückt werden. Eine Bewegung des Kältespeichermaterials 50 in dem Kältespeicherbehälter 847 kann ebenfalls unterdrückt werden. Die Kältespeicherbehälter der ersten bis sechsten Ausführungsform können ebenfalls bei der vorliegenden Ausführungsform anstelle des Kältespeicherbehälters 847 verwendet werden. Selbst wenn eine Temperaturdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Wärmeaustauschabschnitt 48 und 49 auftreten würde, ist es möglich, ein Absinken des Kälteenergie-Speicherwirkungsgrades als auch des Kälteenergie-Abstrahlwirkungsgrades zu unterdrücken, da der Wärmeisolierabschnitt (die Trennwand 847g) innerhalb von dem Kältespeicherbehälter 847 vorgesehen ist.
(Neunte Ausführungsform)
20 zeigt eine vergrößerte Teilansicht, die einen Wärmeaustauscher (einen Teil eines Verdampfers) gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wiedergibt, wobei 20 eine transversale Schnittansicht entsprechend einem Teil der Querschnittansicht entlang der Linie IV-IV von 2 ist. Es sind gleiche Bezugszeichen wie bei der ersten Ausführungsform auch für solche Teile bei der vorliegenden Ausführungsform verwendet, welche die gleichen sind wie bei der ersten Ausführungsform.
Ein Kältespeicherbehälter 947 besitzt eine ähnliche Konstruktion wie die oben erläuterte Konstruktion der achten Ausführungsform (19). Der Kältespeicherbehälter 947 besteht aus einem einzelnen Behälter, wobei ein eingeschränkter Abschnitt 947h vorgesehen ist, um dadurch zwei innenseitige Räume für das Kältespeichermaterial 50 für den ersten und den zweiten Wärmeaustauschabschnitt 48 und 49 vorzusehen. Der eingeschränkte oder verengte Abschnitt 947h wird auch als Wärmeisolierabschnitt zwischen den Kältespeichermaterialien 50 in den jeweiligen innenseitigen Räumen des Kältespeicherbehälters 947 genutzt.
Eine erste Kältespeichereinheit (bestehend aus einem Abschnitt des Kältespeicherbehälters 947 für den ersten Wärmeaustauschabschnitt 48 und den Kühlrohren 45) und eine zweite Kältespeichereinheit (bestehend aus einem Abschnitt des Kältespeicherbehälters 947 für den zweiten Wärmeaustauschabschnitt 49 und den Kühlrohren 45) sind miteinander über den eingeschränkten Abschnitt 947h verbunden, der als eine Wärmeisoliereinrichtung wirkt.
Gemäß der oben erläuterten Konstruktion kann eine Wärmeübertragung zwischen den Kältespeichermaterialien 50 in den jeweiligen innenseitigen Räumen des Kältespeicherbehälters 947 unterdrückt werden. Eine Bewegung des Kältespeichermaterials 50 in dem Behälter 947 kann ebenfalls unterdrückt werden. Die Kältespeicherbehälter der ersten bis sechsten Ausführungsform können ebenfalls bei der vorliegenden Ausführungsform anstelle des Kältespeicherbehälters 947 verwendet werden. Selbst wenn eine Temperaturdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Wärmeaustauschabschnitt 48 und 49 auftritt, ist es möglich, ein Absinken des Kälteenergie-Speicherwirkungsgrades als auch des Kälteenergie-Abstrahlwirkungsgrades zu unterdrücken, da der Wärmeisolierabschnitt (der eingeschränkte Abschnitt 947h) in der Innenseite des Kältespeicherbehälters 947 vorgesehen ist.
Der eingeschränkte oder verengte Abschnitt 947h kann durch eine Pressbearbeitung ausgebildet werden, indem nutförmige Ausnehmungsabschnitte ausgeformt werden, die einander an einem zwischenliegenden Abschnitt des Kältespeicherbehälters 947 gegenüber liegen. Die Bewegung des Kältespeichermaterials 50 zwischen zwei innenseitigen Räumen kann vollständig durch den eingeschränkten Abschnitt 947h verhindert werden. Der eingeschränkte Abschnitt 947h kann alternativ auch so ausgebildet werden, dass eine kleine Menge des Kältespeichermaterials 50 sich durch den eingeschränkten Abschnitt 947h hindurch bewegen kann, um dadurch die Bearbeitbarkeit zu verbessern, wenn das Kältespeichermaterial 50 in die innenseitigen Räume eingebracht wird.
(Zehnte Ausführungsform)
21A zeigt ein schematisches Blockschaltbild, welches einen Kälteerzeugungskreislauf 1001 vom Ejektortyp gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wiedergibt. 21B ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Wärmeaustauschers 1040, der bei der zehnten Ausführungsform angewendet wird, bei welcher die Kühlmittelströmung in dem Wärmeaustauscher durch Pfeile angezeigt ist. Es sind gleiche Bezugszeichen gemäß den obigen Ausführungsformen für solche Abschnitte bei der vorliegenden Ausführungsform verwendet, welche gleich mit den Abschnitten der oben erläuterten Ausführungsformen sind.
Der Kälteerzeugungszyklus oder Arbeitskreislauf 1001 umfasst einen Ejektor 60 mit einer Hochdruck-Einlassöffnung, einer Niederdruck-Einlassöffnung und einer gemischten Kühlmittel-Auslassöffnung. Das Hochdruck-Kühlmittel wird zu dem Ejektor 60 zugeführt, und zwar über die Hochdruck-Einlassöffnung, so dass der Ejektor 60 ein Hochdruck-Kühlmittel von einer Düse ausstößt. Das Kühlmittel wird in den Ejektor durch die Niederdruck-Einlassöffnung angesaugt, wenn das Hochdruck-Kühlmittel aus der Düse ausgestoßen wird. Das von der Düse ausgestoßene Kühlmittel und das Kühlmittel, welches durch die Niederdruck-Einlassöffnung angesaugt wird, werden in dem Ejektor 60 miteinander gemischt. Das gemischte Kühlmittel wird dann verlangsamt und unter Druck gesetzt. Das gemischte Kühlmittel wird dann aus der Misch-Kühlmittel-Auslassöffnung des Ejektors 60 ausgetragen.
Ein Verdampfer 1040 besitzt eine ähnliche Konstruktion wie der Verdampfer 40 der ersten Ausführungsform, wie in 21B gezeigt ist. Bei der ersten Ausführungsform umfasst der Verdampfer 40 einen Kommunikationsabschnitt, um den zweiten Vorsatzabschnitt 41b des ersten Vorsatzkastens 41 mit dem ersten Vorsatzabschnitt 43a des dritten Vorsatzkastens 43 strömungsmäßig zu verbinden, so dass das Kühlmittel von dem ersten Vorsatzkasten 41 zu dem dritten Vorsatzkasten 43 strömt. Jedoch besitzt der Verdampfer 1040 der vorliegenden Ausführungsform keinen solchen Kommunikationsabschnitt. Stattdessen ist eine Kühlmittel-Auslassöffnung an dem zweiten Vorsatzabschnitt 41b des ersten Vorsatzkastens 41 ausgebildet, und es ist eine Kühlmittel-Einlassöffnung an dem ersten Vorsatzabschnitt 43a des dritten Vorsatzkastens 43 ausgebildet, so dass jeder Austauschabschnitt gemäß dem ersten und dem zweiten Wärmeaustauschabschnitt 1048 und 1049 als ein unabhängiger Verdampfer arbeitet. Der erste Wärmeaustauschabschnitt 1048 ist auf einer stromabwärtigen Seite in Bezug auf eine Luftströmung angeordnet, die durch den Verdampfer 1040 hindurch verläuft. Der zweite Wärmeaustauschabschnitt 1049 ist auf einer stromaufwärtigen Seite in Bezug auf die Luftströmung angeordnet.
Ein Kälteerzeugungs-Arbeitskreislauf 1008 umfasst einen gegabelten Kältemittelpfad auf einer stromabwärtigen Seite der Wärmeabstrahlvorrichtung 20. Eine erste Dekomprimierungsvorrichtung 31 ist in einem Kühlpfad vorgesehen, die mit der Hochdruck-Einlassöffnung des Ejektors 60 verbunden ist. Eine zweite Dekomprimierungsvorrichtung 32 ist in einem anderen Kühlpfad (Abzweigpfad) vorgesehen, die mit einer Einlassöffnung des ersten Wärmeaustauschabschnitts 1048 verbunden ist. Eine Auslassöffnung des ersten Wärmeaustauschabschnitts 1048 ist mit der Niederdruck-Einlassöffnung des Ejektors 60 verbunden. Die Misch-Kühlmittel-Auslassöffnung des Ejektors 60 ist mit einer Einlassöffnung des zweiten Wärmeaustauschabschnitts 1049 verbunden. Die Auslassöffnung des zweiten Wärmeaustauschabschnitts 1049 ist mit dem Kompressor 10 verbunden. Gemäß der zuvor erläuterten Konstruktion ist der erste Wärmeaustauschabschnitt 1048 mit einer Ansaugseite des Ejektors 60 verbunden, während jedoch der zweite Wärmeaustauschabschnitt 1049 mit einer Austragsseite des Ejektors 60 verbunden ist. Als ein Ergebnis wird die Temperatur des ersten Wärmeaustauschabschnitts 1048 niedriger als diejenige des zweiten Wärmeaustauschabschnitts 1049. Wie oben dargelegt ist, tritt eine Temperaturdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Wärmeaustauschabschnitt 1048 und 1049 auf.
Die Kältespeicherbehälter der oben erläuterten Ausführungsformen können bei dem Verdampfer 1040 zur Anwendung gelangen. Die Kältespeicherbehälter der siebenten bis neunten Ausführungsform können in bevorzugter Weise bei dem Verdampfer 1040 angewendet werden. Mit einer solchen Anordnung (dem Verdampfer 1040 mit den Kältespeicherbehältern der siebenten bis neunten Ausführungsform) wird es möglich, die Temperaturdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Wärmeaustauschabschnitt 1048 und 1049 zu halten.
(Elfte Ausführungsform)
22 ist eine schematische Querschnittansicht, die einen Klimatisator oder Luftkonditionierer 70 gemäß einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Es sind gleiche Bezugszeichen gemäß den obigen Ausführungsformen für solche Abschnitte bei der vorliegenden Ausführungsform verwendet, die die gleichen Abschnitte wie bei den oben erläuterten Ausführungsformen sind.
Der Klimatisator 70 besteht aus einem Luftkonditionierer, welcher bei einem Fahrzeug angewendet wird, um aufbereitete Luft oder klimatisierte Luft mit unterschiedlichen Temperaturen in zwei Räume zuzuführen, und zwar einen Raum für einen Fahrer und einen anderen Raum für einen Passagier. Der Klimatisierer 70 umfasst eine Gebläseeinheit 71, eine Temperatureinstelleinheit 72 (das heißt, eine Luftkonditionierungseinrichtung) und Luftdurchführungseinheiten 76a und 76b. Der Verdampfer 40 ist innerhalb der Temperatureinstelleinheit 72 vorgesehen und überdeckt einen gesamten Luftströmungskanal derselben. Eine zentrale Platte 73 ist in der Temperatureinstelleinheit 72 vorgesehen, um dadurch zwei Luftströmungskanäle zu bilden. Die zentrale Platte 73 erstreckt sich von einer stromabwärtigen Seite des Verdampfers 40 zu den Luftdurchlasseinheiten 76a und 76b. In jedem der Luftströmungskanäle, die durch die zentrale Platte 73 aufgeteilt sind, ist eine Luftmischtür 75a (75b) und ein Heizvorrichtungskern 74a (74b) vorgesehen.
Eine Strömungsmenge von heißer Luft, die durch den Heizvorrichtungskern 74a (74b) hindurch verläuft, und eine Strömungsmenge der kalten Luft, die über den Heizvorrichtungskern 74a (74b) darüber hinweg verläuft, werden durch die Luftmischtür 75a (75b) eingestellt, so dass die Temperatur der gemischten Luft, die in die Luftdurchführungseinheiten 76a (76b) strömt, auf eine gewünschte Temperatur gesteuert oder geregelt werden kann. Die Luftmischtüren 75a und 75b werden unabhängig voneinander gesteuert. Auf den stromabwärtigen Seiten der jeweiligen Luftströmungskanäle sind die Luftdurchführungseinheit 76a für den Fahrer und die Luftdurchführungseinheit 76b für den Passagier vorgesehen. Jede der Luftdurchführungseinheiten 76a und 76b enthält viele Öffnungen, die jeweils mit einer Defroster-Durchführung, einer Frontseiten-Durchführung, einer Fußraum-Durchführung usw. verbunden sind. Jede der Luftdurchführungseinheiten 76a und 76b schafft die Möglichkeit, dass konditionierte Luft in die Durchführungen oder in eine ausgewählte Vielzahl von Durchführungen strömen kann.
23 zeigt eine Draufsicht des Verdampfers 40, welche der Draufsicht von 2 entspricht, wobei eine Position der Zentrumsplatte 73 durch eine punktierte Linie angezeigt ist. Die Zentrumsplatte 73 ist an einem Zentrum des Verdampfers 40 positioniert. Die Zentrumsplatte 73 ist parallel zu der longitudinalen Richtung des Kühlrohres 45 positioniert. Die Zentrumsplatte 73 ist auf einer direkten stromabwärtigen Seite des Kühlrohres 45 positioniert, die an dem Zentrum des Verdampfers 40 angeordnet ist. Ein stromaufwärtiger Endabschnitt der Zentrumsplatte 73 befindet sich dicht bei dem zentralen Kühlrohr 45, oder befindet sich in Kontakt mit dem zentralen Kühlrohr 45 in direkter Weise oder auch indirekt über ein Kissenteil. Als ein Ergebnis teilt die zentrale Platte 73 den Wärmeaustauschbereich des Verdampfers 40 in zwei Wärmeaustauschbereiche auf, von denen jeder jeweils in Strömungsverbindung mit den Luftströmungskanälen in der Temperatureinstelleinheit 72 steht, die durch die zentralen Platten 73 aufgeteilt sind.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind sieben Kältespeicherbehälter 47 jeweils auf einer rechten Seite und auf einer linken Seite der Zentrumsplatte 73 in der bilateralen Richtung der Anordnung der Kühlrohre 45 angeordnet. Es sind nämlich die gleiche Zahl von Kältespeicherbehältern 47 auf beiden Seiten einer Mittellinie des Verdampfers 40 angeordnet, die mit der Zentrumsplatte 73 ausgerichtet ist. Da jeder der Kältespeicherbehälter 47 die gleiche Kapazität für ein Kältespeichermaterial 5.0, aufweist, ist auch die gleiche Menge an Kältespeichermaterial 50 auf beiden Seiten der Mittellinie angeordnet. Es kann demzufolge eine Differenz in den Kälteenergie-Speicherbeträgen oder Speichermengen oder die Kälteenergie-Speicherwirkung zwischen der Fahrerseite und der Passagierseite unterdrückt werden. Wenn beispielsweise gespeicherte Kälteenergie abgestrahlt wird, kann eine Temperaturdifferenz zwischen der Fahrerseite und der Passagierseite unterdrückt werden.
Ferner ist eine Vielzahl an Kältespeicherbehältern 47 symmetrisch in Bezug auf die Zentrumsplatte 73 angeordnet. Es kann daher eine Temperaturdifferenz zwischen der Fahrerseite und der Passagierseite unterdrückt werden. Mit anderen Worten kann eine symmetrische Temperaturverteilung durch die Luftmischtüren 75a und 75b, die Heizvorrichtungskerne 74a und 74b und die Luftdurchführungseinheiten 76a und 76b erreicht werden, die symmetrisch angeordnet sind. Ferner sind in jedem der Luftströmungskanäle viele Kältespeicherbehälter 47 gleichartig angeordnet, so dass eine Temperaturverteilung in den jeweiligen Luftströmungskanälen unterdrückt werden kann.
(Zwölfte Ausführungsform)
24 ist eine Draufsicht, die einen Verdampfer 1240 gemäß einer zwölften Ausführungsform wiedergibt. Es sind gleiche Bezugszeichen gemäß den oben erläuterten Ausführungsformen für solche Abschnitte bei der vorliegenden Ausführungsform verwendet, welche die gleichen sind wie bei den oben erläuterten Ausführungsformen. Der Verdampfer 1240 wird bei einem Klimatisator 70 der oben erläuterten Ausführungsform (22) zur Anwendung gebracht.
Der Verdampfer 1240 umfasst jeweils drei Kältespeicherbehälter 47 auf der rechten Seite und auf der linken Seite der Zentrumsplatte 73. Es ist nämlich die gleiche Anzahl von Kältespeicherbehältern 47 auf beiden Seiten der Zentrumsplatte 73 angeordnet (der Mittellinie des Verdampfers). Demzufolge ist auch die gleiche Menge des Kältespeichermaterials 50 auf beiden Seiten der Zentrumsplatte 73 angeordnet. Als ein Ergebnis kann eine Temperaturdifferenz zwischen der Fahrerseite und der Passagierseite unterdrückt werden.
Darüber hinaus sind viele Kältespeicherbehälter 47 symmetrisch in Bezug auf die Zentrumsplatte 73 angeordnet. Es kann demzufolge eine Differenz in der Temperaturverteilung zwischen der Fahrerseite und der Passagierseite (Beifahreseite) unterdrückt werden. Mit anderen Worten ist es möglich, eine symmetrische Temperaturverteilung vorzusehen.
In jedem der Wärmeaustauschbereiche des Verdampfers 40 sind drei Kältespeicherbehälter 47 so angeordnet, dass sie dicht an einem Zentrum der jeweiligen Luftströmungskanäle positioniert sind. Als ein Ergebnis wird das Erzeugen einer exzessiven Temperaturverteilung in jedem der Luftströmungskanäle verhindert. Der Verdampfer 1240 kann bei einem Klimatisator angewendet werden, der einen einzelnen Luftströmungskanal ohne die Zentrumsplatte 73 aufweist.
(Dreizehnte Ausführungsform)
25 zeigt eine Draufsicht, die einen Verdampfer 1340 gemäß einer dreizehnten Ausführungsform wiedergibt. Es sind gleiche Bezugszeichen gemäß den oben erläuterten Ausführungsformen für solche Abschnitte bei der vorliegenden Ausführungsform verwendet, welche die gleichen sind wie diejenigen der oben erläuterten Ausführungsformen. Der Verdampfer 1340 wird bei dem Klimatisator 70 der oben erläuterten Ausführungsform (22) zur Anwendung gebracht.
Der Verdampfer 1340 von 25 unterscheidet sich von dem Verdampfer 1240 der 24 dadurch, dass die Kältespeicherbehälter 47 in 25 nicht symmetrisch angeordnet sind. Der Verdampfer 1340 umfasst jeweils drei Kältespeicherbehälter 47 auf der rechten Seite und auf der linken Seite der Zentrumsplatte 73. Es ist nämlich die gleiche Anzahl von Kältespeicherbehältern 47 auf beiden Seiten der Zentrumsplatte 73 angeordnet. Demzufolge ist auch die gleiche Menge an Kältespeichermaterial 50 auf beiden Seiten der Zentrumsplatte 73 angeordnet. Als ein Ergebnis kann eine Temperaturdifferenz zwischen der Fahrerseite und der Passagierseite unterdrückt werden.
Die Kältespeicherbehälter 47 sind in Bezug auf die Zentrumsplatte 73 asymmetrisch angeordnet. In jedem der Wärmeaustauschbereiche des Verdampfers 40 sind drei Kältespeicherbehälter 47 disproportional angeordnet, so dass sie auf der linken Seite positioniert sind. Die asymmetrische Anordnung der Kältespeicherbehälter sorgt für eine asymmetrische Temperaturverteilung. Diese Konstruktionsart kann dann nützlich sein, wenn es erforderlich, eine spezielle Anforderung zu erreichen, und zwar abhängig von einem Bedarf einer disproportionalen Temperaturverteilung, was dann zu einer Konstruktion des Klimatisators 70 führt. Der Verdampfer 1340 kann bei einem Klimatisator oder Luftkonditionierer angewendet werden, der einen einzigen Luftströmungskanal ohne die Zentrumsplatte 73 besitzt.
(Vierzehnte Ausführungsform)
26 ist eine Draufsicht, die einen Verdampfer 1440 gemäß einer vierzehnten Ausführungsform veranschaulicht. Es sind gleiche Bezugszeichen entsprechend den oben erläuterten Ausführungsformen für solche Abschnitte bei der vorliegenden Ausführungsform verwendet, welche die gleichen sind wie diejenigen der oben erläuterten Ausführungsformen. Der Verdampfer 1440 wird bei einem Klimatisator 70 der oben erläuterten Ausführungsform (22) zur Anwendung gebracht.
Der Verdampfer 1440 umfasst fünf Kältespeicherbehälter 47 auf der rechten Seite der Zentrumsplatte 73 und umfasst vier Kältespeicherbehälter 47 auf der linken Seite der Zentrumsplatte 73. Es ist nämlich eine unterschiedliche Anzahl der Kältespeicherbehälter 47 auf den jeweiligen Seiten der Zentrumsplatte 73 angeordnet. Mit anderen Worten ist eine unterschiedliche Menge des Kältespeichermaterials 50 auf den jeweiligen Seiten der Zentrumsplatte 73 angeordnet. Als ein Ergebnis können unterschiedliche Wirkungen hinsichtlich der Kälteenergie-Speicheroperation für die Fahrerseite und die Passagierseite erzielt werden.
Die Kältespeicherbehälter 47 sind in Bezug auf die Zentrumsplatte 73 asymmetrisch angeordnet. In jedem der Wärmespeicherbereiche des Verdampfers 40 sind die Kältespeicherbehälter 47 disproportional angeordnet, so dass mehr Kältespeicherbehälter 47 auf der linken Seite positioniert sind. Die asymmetrische Anordnung der Kältespeicherbehälter liefert eine asymmetrische Temperaturverteilung. Diese Konstruktionsart kann nützlich sein, wenn es erforderlich ist, eine spezielle Anforderung zu erfüllen, abhängig von einem Bedarf einer disproportionalen Temperaturverteilung, was dann aus einer Konstruktion des Klimatisators 70 resultiert. Der Verdampfer 1440 kann bei einem Klimatisator oder Luftkonditionierer mit einem einzigen Luftströmungskanal ohne die Zentrumsplatte 73 angewendet werden.
(Andere Ausführungsformen)
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben erläuterten Ausführungsformen beschränkt, sondern kann auch abgeändert oder in den folgenden Arten modifiziert werden.
Beispielsweise können die Kältespeicherbehälter 1/2, 2/5, 1/4 oder 1/5 der gesamten Aufnahmeräume belegen, die zwischen den benachbarten Kühlrohren 45 ausgebildet sind.
Die Länge L des Kältespeicherbehälters 47 kann kürzer sein als die Länge des Kühlrohres 45 oder der Rippe 46. In einem solchen Fall kann eine kurze Rippe oder ein Ausfüllteil in einen verbleibenden Raum des Aufnahmeraumes zwischen den Kühlrohren eingeführt sein.
In einem Fall, bei dem die innere Rippe innerhalb von dem Kältespeicherbehälter. angeordnet ist, können eine Vielzahl von Öffnungen an den Haupt-Wandabschnitten ausgebildet sein, damit jeder der oberen Abschnitte der geriffelten oder gewellten inneren Rippe in die entsprechenden Öffnungen eingeführt wird, und es können die oberen Abschnitte direkt in Kontakt mit den Kühlrohren stehen.
Es können Kühlrohre mit Hilfe eines Extrudierprozesses ausgebildet werden, oder es können diese durch das Biegen von Platten mit einer Vielzahl von Vertiefungen ausgebildet oder hergestellt werden. Es kann die Rippe 46 entfernt sein. Der Wärmeaustauscher dieser Art (ohne Rippen) wird auch als rippenloser Wärmeaustauscher bezeichnet. Anstelle der Rippen kann eine Vielzahl von Vorsprüngen an äußeren Flächenabschnitten der Kühlrohre ausgebildet sein, um dadurch den Wärmeaustausch mit Luft zu erhöhen.
Die vorliegende Erfindung kann auch bei Verdampfern mit vielfältigen Kühlmittelströmen angewendet werden. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung auch bei einem Verdampfer angewendet werden, bei dem das Kühlmittel nicht in einem U-gestalteten Pfad an einer vorderen oder hinteren Ebene des ersten und des zweiten Wärmeaustauschabschnitts strömt, sondern in einem geradlinigen Einweg-Pfad oder in einem U-gestalteten Pfad, der durch den ersten und den zweiten Wärmeaustauschabschnitt an einer Ebene in Richtung der Luftströmung gebildet ist.
Ferner kann die vorliegende Erfindung auch bei einem Kälteerzeugungs-Arbeitskreislauf bzw. Zyklus für einen Gefrierspeicher, für eine Heizoperation oder bei einem Heißwasser-Versorgungsgerät angewendet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2004-184071 [0003]
- JP 2002-274165 [0003]
- JP 2006-503253 [0003]
- JP 2002-225536 [0003]
- JP 2001-107035 [0003]

Claims

Wärmeaustauscher mit einem Kältespeicher, der Folgendes aufweist: einen ersten und einen zweiten Vorsatzkasten (41, 42); eine Vielzahl von Kühlrohren (45), die in Abständen zwischen dem ersten und dem zweiten Vorsatzkasten (41, 42) angeordnet sind, so dass ein Strömungsmittel durch die Kühlrohre (45) wenigstens von einem der Kästen gemäß dem ersten und dem zweiten Vorsatzkasten (41, 42) zu dem anderen Vorsatzkasten (41, 42) strömt; einen Kältespeicherbehälter (47; 247; 347; 447; 547; 647; 747e, 747f; 847; 947), der in einem Aufnahmeraum angeordnet ist, welcher zwischen benachbarten Kühlrohren (45) ausgebildet ist und welcher thermisch mit den Kühlrohren (45) verbunden ist, ein Kältespeichermaterial (50), welches in eine Innenseite des Kältespeicherbehälters eingeschoben ist; und einen Wärmeaustauschabschnitt (47b; 247b; 347b; 447b; 547b; 647b), der in dem Kältespeicherbehälter vorgesehen ist und in die Innenseite des Kältespeicherbehälters hineinragt, wobei die Aufnahmeräume, die zwischen benachbarten Kühlrohren (45) und auf beiden Seiten des Kältespeicherbehälters ausgebildet sind, als Luftkanäle geformt sind, durch die Luft für einen Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel, welches durch die Kühlrohre (45) strömt, hindurch verläuft.
Wärmeaustauscher mit einem Kältespeicher nach Anspruch 1, ferner mit: einer Vielzahl von Rippen (46), die in den Aufnahmeräumen für die Luftkanäle vorgesehen sind.
Wärmeaustauscher mit einem Kältespeicher nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Kühlrohre (45) in gleichen Intervallen angeordnet sind, und die Weite oder Breite (T) des Kältespeicherbehälters im Wesentlichen gleich ist mit derjenigen des Luftdurchgangs oder Luftkanals.
Wärmeaustauscher mit einem Kältespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem ein Belegungs-Verhältnis des Kältespeicherbehälters, der die Aufnahmeräume belegt, die zwischen den Kühlrohren (45) ausgebildet sind, zwischen 10% und 50% in Bezug auf einen gesamten Raum der Aufnahmeräume liegt, die zwischen den Kühlrohren (45) ausgebildet sind.
Wärmeaustauscher mit einem Kältespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Kältespeicherbehälter mit den Kühlrohren (45) durch Lötmaterial verbunden ist.
Wärmeaustauscher mit einem Kältespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Kältespeicherbehälter aus einem Paar von Haupt-Wandabschnitten (47a; 447a) und einer Vielzahl von Partitionierungsabschnitten (47b; 447b) besteht, wobei jede der Partitionierungswände oder Trennwände sich von einem der Wandabschnitte (47a; 447a) zu dem anderen Wandabschnitt (47a; 447a) hin erstreckt.
Wärmeaustauscher mit einem Kältespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Wärmeaustauschabschnitt durch eine innere Rippe (247b; 347b) gebildet ist, die in dem Kältespeicherbehälter vorgesehen ist.
Wärmeaustauscher mit einem Kältespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Wärmeaustauschabschnitt durch Vorsprünge (47b; 447b; 547b; 647b) gebildet ist, von denen jeder von einem der Wandabschnitte (47a; 447a; 547a; 647a) des Kältespeicherbehälters zu dem anderen Wandabschnitt (47a; 447a; 547a; 647a) hin vorragt.
Wärmeaustauscher mit einem Kältespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner mit: einer Vielzahl von Kältespeicherbehältern (47; 247; 347; 447; 547; 647; 747e, 747f; 847; 947), welche den erstgenannten Kältespeicherbehälter enthalten, wobei jeder der Kältespeicherbehälter in jeweiligen Aufnahmeräumen angeordnet ist, die zwischen benachbarten Kühlrohren (45) ausgebildet sind, und wobei die Kältespeicherbehälter in gleichen Intervallen angeordnet sind.
Wärmeaustauscher mit einem Kältespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 9, ferner mit: einer Vielzahl von Kältespeicherbehältern (47; 247; 347; 447; 547; 647; 747e, 747f; 847; 947), welche den erstgenannten Kältespeicherbehälter enthalten, wobei jeder der Kältespeicherbehälter in jeweiligen Aufnahmeräumen angeordnet ist, die zwischen benachbarten Kühlrohren (45) ausgebildet sind, und wobei die Kältespeicherbehälter gleichmäßig auf der rechten und der linken Seite des Wärmeaustauschers in Bezug auf ein Zentrum desselben angeordnet sind.
Wärmeaustauscher mit einem Kältespeicher nach Anspruch 10, bei dem die Kältespeicherbehälter symmetrisch in Bezug auf das Zentrum des Wärmeaustauschers angeordnet sind.
Wärmeaustauscher mit einem Kältespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem ein Wärmeaustauschbereich, der durch die Kühlrohre, den Kältespeicherbehälter und die Luftkanäle gebildet ist, in Strömungsverbindung mit einem einzelnen Luftströmungskanal steht, der in einem Luftkonditionierer auf einer stromabwärtigen Seite des Wärmeaustauschers ausgebildet ist.
Wärmeaustauscher mit einem Kältespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem ein Wärmeaustauschbereich, der durch die Kühlrohre, den Kältespeicherbehälter und die Luftkanäle gebildet ist, in zwei Wärmeaustauschbereiche aufgeteilt ist, und jeder der Wärmeaustauschbereiche in Strömungsverbindung mit den jeweiligen Luftströmungskanälen steht, die in einem Klimatisator oder Luftkonditionierer auf einer stromabwärtigen Seite des Wärmeaustauschers ausgebildet sind.
Wärmeaustauscher mit einem Kältespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem der Wärmeaustauscher einen zweilagigen ersten und zweiten Wärmeaustauschabschnitt (48, 49) aufweist, ein Kältespeicherbehälter (47; 747e) und zwei Kühlrohre (45), die auf beiden Seiten des Kältespeicherbehälters angeordnet sind, eine erste Kältespeichereinheit bilden, die in dem ersten Wärmeaustauschabschnitt (48) angeordnet ist, ein anderer Kältespeicherbehälter (47; 747f) und zwei andere Kühlrohre (45), die auf beiden Seiten des anderen Kältespeicherbehälters angeordnet sind, eine zweite Kältespeichereinheit bilden, die in dem zweiten Wärmeaustauschabschnitt (49) angeordnet ist, wobei die erste und die zweite Kältespeichereinheit in einer Richtung der Luftströmung miteinander ausgerichtet sind, die durch den Wärmeaustauscher hindurch strömt, und die erste und die zweite Kältespeichereinheit voneinander getrennt sind, um zwischen denselben einen Raum zu bilden, der als eine Wärmeisoliereinrichtung fungiert.
Wärmeaustauscher mit einem Kältespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem der Wärmeaustauscher aus zwei Schichten gebildete erste und zweite Wärmeaustauschabschnitte (48, 49) aufweist, ein Kältespeicherbehälter (847; 947) und zwei Kühlrohre (45), die auf beiden Seiten des Kältespeicherbehälters angeordnet sind, eine erste Kältespeichereinheit bilden, die in dem ersten Wärmeaustauschabschnitt (48) angeordnet ist, ein anderer Kältespeicherbehälter (847; 947) und zwei andere Kühlrohre (45), die auf beiden Seiten des anderen Kältespeicherbehälters angeordnet sind, eine zweite Kältespeichereinheit bilden, die in dem zweiten Wärmespeicherabschnitt (49) angeordnet ist, wobei die erste und die zweite Kältespeichereinheit in einer Richtung der Luftströmung miteinander ausgerichtet sind, die durch den Wärmeaustauscher hindurch strömt, und die erste und die zweite Kältespeichereinheit durch eine Trennwand (847g) oder einen eingeschränkten oder verengten Abschnitt (947h) miteinander verbunden sind, die bzw. der als eine Wärmeisoliereinrichtung dient.
Wärmeaustauscher mit einem Kältespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Wärmeaustauscher zwei-schichtige erste und zweite Wärmeaustauschabschnitte (48, 49) aufweist, der erste Wärmeaustauschabschnitt (48) einen ersten und einen zweiten Vorsatzkasten (41, 42) aufweist, der an beide Enden der Kühlrohre (45) angeschlossen ist, wobei der ersten Vorsatzkasten (41) in einen ersten und einen zweiten Vorsatzabschnitt durch eine Trenneinrichtung aufgeteilt ist, die innerhalb des ersten Vorsatzkastens (41) vorgesehen ist, so dass das Kältemittel in einem U-gestalteten Pfad von dem ersten Vorsatzabschnitt des ersten Vorsatzkastens (41) zu dem zweiten Vorsatzabschnitt des ersten Vorsatzkastens (41) durch eine erste Rohrgruppe der Kühlrohre (45), den zweiten Vorsatzkasten (42) und eine zweite Rohrgruppe der Kühlrohre (45) strömt, der zweite Wärmeaustauschabschnitt (49) einen dritten und einen vierten Vorsatzkasten (43, 44) aufweist, der an beide Enden der Kühlrohre (45) angeschlossen ist, wobei der dritte Vorsatzkasten (43) in einen ersten und einen zweiten Vorsatzabschnitt durch eine Trenneinrichtung aufgeteilt ist, die innerhalb des dritten Vorsatzkastens (43) vorgesehen ist, der erste Vorsatzabschnitt des dritten Vorsatzkastens (43) in Strömungsverbindung mit dem zweiten Vorsatzabschnitt des ersten Vorsatzkastens (41) steht, so dass das Kühlmittel in einem U-gestalteten Pfad von dem ersten Vorsatzabschnitt des dritten Vorsatzkastens (43) zu dem zweiten Vorsatzabschnitt des dritten Vorsatzkastens (43) durch eine erste Rohrgruppe der Kühlrohre (45), den vierten Vorsatzkasten (44) und durch eine zweite Rohrgruppe der Kühlrohre (45) strömt.