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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kondensator, der beispielsweise zur Verwendung in einer Fahrzeugklimaanlage, die ein in einem Fahrzeug angebrachter Kühlkreislauf ist, verwendet wird.
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Hierin und in den beigefügten Ansprüchen werden die obere Seite, untere Seite, die linke Seite und rechte Seite der 1 entsprechend als „oben”, „unten”, „links” und „rechts” bezeichnet.
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Es wurde ein Kondensator für eine Fahrzeugklimaanlage mit verringertem Installationsraum nachgefragt. Um eine solche Forderung zu erfüllen, hat die Anmelderin der vorliegenden Erfindung einen Kondensator vorgeschlagen, der einen geringeren Installationsraum benötigt (vergleiche die Druckschrift
WO 2010/047320 ). Der vorgeschlagene Kondensator enthält eine Mehrzahl von Wärmeaustauschröhren, die so parallel angeordnet sind, dass diese in einer vertikalen Richtung voneinander beabstandet sind und sich in einer Links/Rechts-Richtung erstrecken; und Kopftanks, die sich in der vertikalen Richtung erstrecken und mit denen linke und rechte Endabschnitte der Wärmeaustauschröhren entsprechend verbunden sind. Drei oder mehr Wärmeaustauschwege, die jeweils von einer Mehrzahl von Wärmeaustauschröhren ausgebildet sind, die in der vertikalen Richtung nacheinander angeordnet sind, sind so angeordnet, dass die Wärmeaustauschwege in der vertikalen Richtung nebeneinander angeordnet sind. Kühlmittel fließt durch alle Wärmeaustauschröhren, die den jeweiligen Wärmeaustauschweg ausbilden, in der gleichen Richtung, und die Strömungsrichtung des Kühlmittels, das durch die Wärmeaustauschröhren fließt, die einen von zwei benachbarten Wärmeaustauschwegen ausbilden, ist entgegengesetzt zur Strömungsrichtung des Kühlmittels, das durch die Wärmeaustauschröhren fließt, die den anderen Wärmeaustauschweg ausbilden. Ein erster Kopftank und ein zweiter Kopftank sind jeweils an dem linken Ende oder rechten Ende vorgesehen. Erste Wärmeaustauschröhren, welche wenigstens zwei nacheinander angeordnete Wärmeaustauschwege ausbilden, inklusive dem Wärmeaustauschweg an dem unteren Ende, sind mit dem ersten Kopftank verbunden. Zweite Wärmeaustauschröhren, welche die zweiten Wärmeaustauschwege ausbilden, die oberhalb der Wärmeaustauschwege vorgesehen sind, die von den ersten Wärmeaustauschröhren, die mit dem ersten Kopftank verbunden sind, ausgebildet sind, sind mit dem zweiten Kopftank verbunden. Der erste Kopftank ist auf der Außenseite des zweiten Kopftanks bezüglich der Links/Rechts-Richtung angeordnet, und das obere Ende des ersten Kopftanks ist oberhalb des unteren Endes des zweiten Kopftanks angeordnet. Der erste Kopftank weist eine Funktion des voneinander Trennens von Gas und Flüssigkeit unter Verwendung der Gravitationskraft und des Speicherns der getrennten Flüssigkeit auf. Der Wärmeaustauschweg des oberen Endes, unter den Wärmeaustauschwegen, die von den ersten Wärmeaustauschröhren, die mit dem ersten Kopftank verbunden sind, ausgebildet sind, und die Wärmeaustauschwege, die von den zweiten Wärmeaustauschröhren, die mit dem zweiten Kopftank verbunden sind, ausgebildet sind, dienen als Kühlmittelkondensationswege zum Kondensieren von Kühlmittel. Die Wärmeaustauschwege, die von den ersten Wärmeaustauschröhren, die mit dem ersten Kopftank verbunden sind, ausgebildet sind, mit Ausnahme des Wärmeaustauschwegs des oberen Endes, dienen als Kühlmittelunterkühlungswege zum Unterkühlen von Kühlmittel.
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Im Übrigen wurde gewünscht, dass der Kondensator, der in dem Dokument offenbart ist, so gestaltet ist, dass, wenn Kühlmittel zugeführt bzw. eingebracht wird, der Betrag des dem Kühlkreislauf zugeführten Kühlmittels in einem früheren Stadium ein geeignetes Niveau erreicht, bei dem der Grad der Unterkühlung konstant wird.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die oben beschriebene Forderung zu erfüllen und einen Kondensator bereitzustellen, bei dem der Betrag des Kühlmittels, das in den Kühlkreislauf eingebracht wird, in einem frühen Stadium auf ein geeignetes Niveau erhöht werden kann.
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Um die obige Aufgabe zu erfüllen, weist die vorliegende Erfindung die folgenden Formen auf.
- 1) Ein Kondensator weist eine Mehrzahl von Wärmeaustauschröhren, die parallel angeordnet sind, so dass die Wärmeaustauschröhren in einer vertikalen Richtung voneinander beabstandet sind und sich in einer Links/Rechts-Richtung erstrecken; und Kopftanks auf, die sich in der vertikalen Richtung erstrecken und mit denen linke und rechte Endabschnitte der Wärmeaustauschröhren verbunden sind, wobei drei oder mehr Wärmeaustauschwege, die jeweils von einer Mehrzahl von Wärmeaustauschröhren ausgebildet sind, die in der vertikalen Richtung nacheinander angeordnet sind, in der vertikalen Richtung nebeneinander angeordnet sind, wobei
die ersten und zweiten Kopftanks an einem linken oder rechten Ende des Kondensators vorgesehen sind, erste Wärmeaustauschröhren, die wenigstens zwei nebeneinander angeordnete Wärmeaustauschwege ausbilden, enthaltend einen Wärmeaustauschweg, der an dem unteren Ende positioniert ist, mit dem ersten Kopftank verbunden sind, und zweite Wärmeaustauschröhren, die Wärmeaustauschwege ausbilden, die oberhalb der Wärmeaustauschwege angeordnet sind, die von den ersten Wärmeaustauschröhren, die mit dem ersten Kopftank verbunden sind, ausgebildet sind, mit dem zweiten Kopftank verbunden sind;
wobei der erste Kopftank auf der Außenseite des zweiten Kopftanks bezüglich der Links/Rechts-Richtung angeordnet ist, ein oberes Ende aufweist, das oberhalb eines unteren Endes des zweiten Kopftanks positioniert ist, und eine Funktion des voneinander Trennens von Gas und Flüssigkeit und Speicherns der Flüssigkeit unter Verwendung der Schwerkraft aufweist;
ein Wärmeaustauschweg des oberen Endes unter den Wärmeaustauschwegen, die von den ersten Wärmeaustauschröhren, die mit dem ersten Kopftank verbunden sind, ausgebildet sind, und die Wärmeaustauschwege, die von den zweiten Wärmeaustauschröhren, die mit dem zweiten Kopftank verbunden sind, ausgebildet sind, als Kühlmittelkondensationswege zum Kondensieren von Kühlmittel dienen; und
ein Wärmeaustauschweg, der von einigen der ersten Wärmeaustauschröhren, die mit dem ersten Kopftank verbunden sind, ausgebildet ist, im Unterschied zum Wärmeaustauschweg des oberen Endes als Kühlmittelunterkühlungsweg zum Unterkühlen von Kühlmittel dient,
wobei ein Verringerungsabschnitt des internen Volumens zum Verringern eines internen Volumens des ersten Kopftanks in einem Bereich innerhalb des ersten Kopftanks vorgesehen ist, wobei der Bereich mit den ersten Wärmeaustauschröhren des Kühlmittelunterkühlungswegs kommuniziert.
- 2) Kondensator nach Absatz 1), bei dem ein röhrenförmiger Kühlmitteldurchtrittskörper in dem ersten Kopftank vorgesehen ist und ein Abschnitt des röhrenförmigen Kühlmitteldurchgangskörpers wenigstens einen Teil des Verringerungsabschnitts des internen Volumens bildet.
- 3) Kondensator nach Absatz 2), bei dem ein Schließabschnitt des unteren Endes des ersten Kopftanks einen nach innen vorstehenden Abschnitt aufweist, der eine Aussparung aufweist, die auf einer oberen Oberfläche davon ausgebildet ist, und ein unterer Endabschnitt des röhrenförmigen Kühlmitteldurchgangskörpers in die Aussparung eingepasst ist.
- 4) Kondensator nach Absatz 3), bei dem ein Kühlmitteleintrittsvermeidungsabschnitt zumindest an dem Abschnitt des röhrenförmigen Kühlmitteldurchlasskörpers, der in die Aussparung eingepasst ist, vorgesehen ist, und der nach innen vorstehende Abschnitt des Schließabschnitts des unteren Endes des ersten Kopftanks und der Kühlmitteleintrittsvermeidungsabschnitt des röhrenförmigen Kühlmitteldurchgangskörpers wenigstens einen Teil des Verringerungsabschnitts des internen Volumens bilden.
- 5) Kondensator nach Absatz 2), bei dem ein Trennungsabschnitt in dem ersten Kopftank vorgesehen ist, um den Innenbereich des ersten Kopftanks in einen oberen und unteren Bereich zu unterteilen, wobei eine Durchgangsöffnung in dem Trennungsabschnitt ausgebildet ist und der röhrenförmige Kühlmitteldurchgangskörper durch die Durchgangsöffnung des Trennungsabschnitts tritt.
- 6) Kondensator nach Absatz 5), bei dem der Trennungsabschnitt den Innenbereich des ersten Kopftanks in einen ersten Bereich, der mit den ersten Wärmeaustauschröhren eines Kühlmittelunterkühlungswegs kommuniziert, der benachbart zu und unterhalb des Kühlmittelkondensationswegs liegt, der mit dem ersten Kopftank verbunden ist, und einen zweiten Bereich unterteilt, der oberhalb des ersten Bereichs positioniert ist; wobei wenigstens ein Abschnitt des röhrenförmigen Kühlmitteldurchgangskörpers in dem ersten Bereich des Innenbereichs des ersten Kopftanks positioniert ist; der röhrenförmige Kühlmitteldurchgangskörper eine erste Kommunikationsöffnung, welche sich zum ersten Bereich öffnet, und eine zweite Kommunikationsöffnung aufweist, die sich zum zweiten Bereich öffnet; und die erste und/oder zweite Kommunikationsöffnung mit einem Filter abgedeckt ist.
- 7) Kondensator nach Absatz 1), bei dem die ersten Wärmeaustauschröhren, welche zwei Wärmeaustauschwege ausbilden, mit dem ersten Kopftank verbunden sind und die zweiten Wärmeaustauschröhren, welche wenigstens zwei Wärmeaustauschwege ausbilden, mit dem zweiten Kopftank verbunden sind.
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Gemäß diesen Kondensatoren der Absätze 1) bis 7) ist ein Verringerungsabschnitt des internen Volumens zum Verringern des internen Volumens des ersten Kopftanks in einem Bereich innerhalb des ersten Kopftanks vorgesehen, wobei der Bereich mit den ersten Wärmeaustauschröhren des Kühlmittelunterkühlungswegs kommunizieren. Folglich akkumuliert sich zur Zeit des Einbringens von Kühlmittel die Flüssigphase des Kühlmittels einfach innerhalb des ersten Kopftanks, bis zu einem Niveau gleich oder höher als die Wärmeaustauschröhre des oberen Endes des Kühlmittelunterkühlungswegs, der benachbart zu und unterhalb des Kühlmittelkondensationswegs, der mit dem ersten Kopftank assoziiert ist, vorgesehen ist. Folglich können zur Zeit der Kühlmitteleinbringung die Innenbereiche der ersten Wärmeaustauschröhren des Kühlmittelunterkühlungswegs rasch mit Kühlmittel der Flüssigphase gefüllt werden. Als Folge davon kann der Betrag des Kühlmittels, der dem Kühlkreislauf zugeführt wird, in einem frühen Stadium auf ein geeignetes Niveau erhöht werden, bei dem der Grad der Unterkühlung konstant wird. Ferner, da die Breite eines stabilisierten Bereichs, in dem der Grad der Unterkühlung konstant wird, d. h. ein Bereich des Kühlmittelzufuhrbetrags, bei dem der Grad der Unterkühlung konstant gemacht wird, breiter wird, kann eine Unterkühlungscharakteristik erhalten werden, die gegenüber Schwankungen von Last und Entweichen des Kühlmittels stabiler ist.
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Gemäß dem Kondensator nach Absatz 2) kann der Verringerungsabschnitt des internen Volumens relativ einfach in dem ersten Kopftank vorgesehen sein.
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Gemäß dem Kondensator nach Absatz 3), wenn der Kondensator für eine Klimaanlage eines Fahrzeugs verwendet wird, können Schwingungen des röhrenförmigen Durchgangskörpers, welche durch Schwingungen des Fahrzeugs und den Fluss des Kühlmittels verursacht werden, unterdrückt werden.
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Gemäß dem Kondensator nach Absatz 4) kann der Verringerungsabschnitt des internen Volumens relativ einfach in dem ersten Kopftank vorgesehen werden.
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Gemäß dem Kondensator nach Absatz 5), wenn der Kondensator für eine Klimaanlage eines Automobils verwendet wird, können Schwingungen des röhrenförmigen Kühlmitteldurchgangskörpers, die durch Schwingungen des Fahrzeugs und den Fluss des Kühlmittels verursacht werden, unterdrückt werden.
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Gemäß dem Kondensator nach Absatz 6) kann mittels der Wirkung des Filters ein Fluss von Trocknungsmittel oder fremden Substanzen von dem ersten Kopftank vermieden werden.
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Gemäß dem Kondensator nach Absatz 7) fließt Kühlmittel in den ersten Kopftank von einer Mehrzahl von Wärmeaustauschröhren, die den Kühlmittelkondensationsweg bilden, der an dem unteren Ende positioniert ist, und in dem ersten Kopftank wird eine Gasflüssigtrennung ausgeführt. Folglich ist es möglich, einen Druckabfall zu vermeiden, wodurch eine abermalige Verdampfung des Kühlmittels der Flüssigphase vermieden wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Vorderansicht, die im Besonderen die Gesamtstruktur des Kondensators gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist eine Vorderansicht, welche den Kondensator der 1 schematisch zeigt;
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3 ist eine vertikale Schnittansicht mit Auslassungen, die in einem vergrößerten Maßstab einen Abschnitt eines ersten Kopftanks des Kondensators zeigt, der in 1 gezeigt ist;
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4 ist eine Schnittansicht, die entlang der Linie A-A der 3 genommen ist;
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5 ist eine perspektivische auseinandergezogene Ansicht, welche einen Abschnitt des ersten Kopftanks des Kondensators, der in 1 gezeigt ist, und einen röhrenförmigen Kühlmitteldurchgangskörper zeigt;
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6 ist ein Graph, der den Betrag von zugeführtem Kühlmittel und den Grad der Unterkühlung in dem Kondensator zeigt, der in 1 gezeigt ist; und
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7 ist eine Ansicht, die der 3 entspricht und eine Modifikation des röhrenförmigen Kühlmitteldurchgangskörpers zeigt.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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In der folgenden Beschreibung wird die umgekehrte Seite eines Blatts, auf dem die 1 dargestellt ist (die obere Seite in 4), als „vorn” und die gegenüberliegende Seite als „hinten” bezeichnet.
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Ferner umfasst die Bezeichnung „Aluminium”, wie sie in der folgenden Beschreibung verwendet wird, zusätzlich zu purer Aluminium auch Aluminiumlegierungen.
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1 zeigt speziell die Gesamtstruktur eines Kondensators gemäß der vorliegenden Erfindung; und 2 zeigt schematisch den Kondensator der vorliegenden Erfindung. In 2 sind einzelne Wärmeaustauschröhren ausgelassen, und gewellte Lamellen, Seitenplatten, ein Kühlmitteleinlasselement und ein Kühlmittelauslasselement sind auch ausgelassen. Die 3 und 5 zeigen die Struktur eines Hauptabschnitts des Kondensators der 1.
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In der 1 enthält ein Kondensator 1 eine Mehrzahl von flachen Wärmeaustauschröhren 2A, 2B, die aus Aluminium ausgebildet sind, drei Kopftanks 3, 4, 5, die aus Aluminium ausgebildet sind, gewellte Lamellen 6A, 6B, die aus Aluminium ausgebildet sind, und Seitenplatten 7, die aus Aluminium ausgebildet sind. Die Wärmeaustauschröhren 2A, 2B sind so angeordnet, dass deren Breitenrichtung mit einer Vor/Zurück-Richtung zusammenfällt, deren Längsrichtung mit einer Links/Rechts-Richtung zusammenfällt und diese in einer vertikalen Richtung voneinander beabstandet sind. Die linken und rechten Endabschnitte der Wärmeaustauschröhren 2A, 2B sind mittels Löten mit den Kopftanks 3, 4, 5 verbunden, die sich in der vertikalen Richtung erstrecken. Jede der gewellten Lamellen 6A, 6B ist zwischen benachbarten Wärmeaustauschröhren 2A, 2B angeordnet und mit diesen verlötet oder ist auf der Außenseite der obersten oder untersten Wärmeaustauschröhre 2A, 2B angeordnet und an die entsprechende Wärmeaustauschröhre 2A, 2B gelötet. Die Seitenplatten 7 sind an den entsprechenden Außenseiten der obersten und untersten gewellten Lamellen 6A, 6B angeordnet und sind an diese gewellten Lamellen 6A, 6B gelötet. Drei oder mehr Wärmeaustauschwege (in der vorliegenden Ausführungsform 4 Wärmeaustauschwege P1, P2, P3, P4), die jeweils von einer Mehrzahl von Wärmeaustauschröhren 2A, 2B, die in der vertikalen Richtung nacheinander angeordnet sind, ausgebildet sind, sind in der vertikalen Richtung nebeneinander angeordnet. Die vier Wärmeaustauschwege werden von der oberen Seite als erste bis vierte Wärmeaustauschwege P1, P2, P3, P4 bezeichnet. Die Strömungsrichtung des Kühlmittels in den Wärmeaustauschröhren 2A, 2B, die einen bestimmten Wärmeaustauschweg ausbilden, ist entgegengesetzt zur Strömungsrichtung des Kühlmittels in den Wärmeaustauschröhren 2A, 2B, die einen anderen Wärmeaustauschweg benachbart zu dem bestimmten Wärmeaustauschweg ausbilden. Linke und rechte Endabschnitte der Wärmeaustauschröhren 2A, 2B sind in einem Zustand an die Kopftanks 3, 4, 5 gelötet, in dem diese in Röhreneinbringöffnungen 3a (vergleiche 3 bis 5) der Wärmetanks 3, 4, 5 eingebracht sind.
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Wie es in den 1 und 2 gezeigt ist, sind ein erster Kopftank 3 und ein zweiter Kopftank 4 einzeln an dem linken Ende des Kondensators 1 vorgesehen. Die Wärmeaustauschröhren 2A, die wenigstens zwei nacheinander angeordnete Wärmeaustauschwege ausbilden, inklusive dem Wärmeaustauschweg des unteren Endes (in der vorliegenden Ausführungsform der dritte und vierte Wärmeaustauschweg P3, P4), sind mit dem ersten Kopftank 3 mittels Löten verbunden. Die Wärmeaustauschröhren 2B, welche den ersten und zweiten Wärmeaustauschweg P1, P2 ausbilden, sind mit dem zweiten Kopftank 4 mittels Löten verbunden. Die Wärmeaustauschröhren 2A, die mit dem ersten Kopftank 3 verbunden sind, werden als erste Wärmeaustauschröhren bezeichnet, und die Wärmeaustauschröhren 2B, die mit dem zweiten Kopftank 4 verbunden sind, werden als die zweiten Wärmeaustauschröhren bezeichnet. Die gewellten Lamellen 6A, die zwischen benachbarten ersten Wärmeaustauschröhren 2A und zwischen der ersten Wärmeaustauschröhre des unteren Endes 2A und der unteren Seitenplatte 7 angeordnet sind, werden als erste gewellte Lamellen bezeichnet. Die gewellten Lamellen 6B, die zwischen den benachbarten zweiten Wärmeaustauschröhren 2B und zwischen der zweiten Wärmeaustauschröhre des oberen Endes 2B und der oberen Seitenplatte 7 angeordnet sind, werden als zweite gewellte Lamellen bezeichnet.
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Obwohl der erste Kopftank 3 und der zweite Kopftank 4 hinsichtlich der Größe entlang der Vor/Zurück-Richtung ungefähr gleich sind, ist der erste Kopftank 3 größer als der zweite Kopftank 4 hinsichtlich des horizontalen Querschnittsbereichs. Der erste Kopftank 3 ist auf der linken Seite (auf der Außenseite bezüglich der Links/Rechts-Richtung) des zweiten Kopftanks 4 angeordnet. Das Zentrum des ersten Kopftanks 3 bezüglich der Links/Rechts-Richtung ist auf der Außenseite (bezüglich der Links/Rechts-Richtung) des Zentrums des zweiten Kopftanks 4 bezüglich der Links/Rechts-Richtung positioniert. Die Zentren des ersten und zweiten Kopftanks 3, 4 bezüglich der Vor/Zurück-Richtung sind auf einer gemeinsamen vertikalen Ebene positioniert, die sich in der Links/Rechts-Richtung erstreckt. Folglich sind der erste Kopftank 3 und der zweite Kopftank 4 so voneinander versetzt, dass diese sich nicht überlappen, betrachtet von oben. Das obere Ende des ersten Kopftanks 3 ist oberhalb des unteren Endes des zweiten Kopftanks 4 angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform ist das obere Ende des ersten Kopftanks an einer Position vorgesehen, die im Wesentlichen dieselbe Höhe aufweist wie das obere Ende des zweiten Kopftanks 4. Somit dient der erste Kopftank 3 als Flüssigkeitsempfänger, der Gas und Flüssigkeit unter Ausnutzung der Schwerkraft voneinander trennt und die getrennte Flüssigkeit speichert. D. h., das interne Volumen des ersten Kopftanks 3 wird so bestimmt, dass ein Teil der gemischten Gas-/Flüssigphase des Kühlmittels, das in den ersten Kopftank 3 geflossen ist; d. h. überwiegend die Flüssigphase des gemischten Kühlmittels, sich in einem unteren Bereich innerhalb des ersten Kopftanks 3 sammelt, aufgrund der Schwerkraft, und die Gasphasenkomponente der gemischten Gas-/Flüssigphase des Kühlmittels sich in einem oberen Bereich innerhalb des ersten Kopftanks 3 sammelt, aufgrund der Schwerkraft, wodurch lediglich überwiegend die Flüssigphase des gemischten Kühlmittels in die ersten Wärmeaustauschröhren 2A des vierten Wärmeaustauschwegs P4 strömt.
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Der dritte Kopftank 5 ist an dem rechten Ende des Kondensators 1 angeordnet und alle Wärmeaustauschröhren 2A, 2B, welche die ersten bis vierten Wärmeaustauschwege P1–P4 ausbilden, sind mit dem dritten Kopftank 5 verbunden. Die quer verlaufende Querschnittsform des dritten Kopftanks 5 ist identisch mit der des zweiten Kopftanks 4. Der Innenbereich des dritten Kopftanks 5 ist in einen oberen Kopfbereich 11, einen Zwischenkopfbereich 12 und einen unteren Kopfbereich 13 mittels Aluminiumtrennplatten 8, 9 unterteilt, die entsprechend an einer Höhe zwischen dem ersten Wärmeaustauschweg P1 und dem zweiten Wärmeaustauschweg P2 und einer Höhe zwischen dem dritten Wärmeaustauschweg P3 und dem vierten Wärmeaustauschweg P4 vorgesehen sind. Linke Endabschnitte der zweiten Wärmeaustauschröhren 2B des ersten Wärmeaustauschwegs P1 sind mit dem zweiten Kopftank 4 verbunden und rechte Endabschnitte davon sind mit dem oberen Kopfabschnitt 11 des dritten Kopftanks 5 verbunden. Linke Endabschnitte der zweiten Wärmeaustauschröhren 2B des zweiten Wärmeaustauschwegs P2 sind mit dem zweiten Kopftank 4 verbunden und rechte Endabschnitte davon sind mit dem Zwischenkopfbereich 12 des dritten Kopftanks 5 verbunden. Linke Endabschnitte der ersten Wärmeaustauschröhren 2A des dritten Wärmeaustauschwegs P3 sind mit dem ersten Kopftank 3 verbunden und rechte Endabschnitte davon sind mit dem Zwischenkopfbereich 12 des dritten Kopftanks 5 verbunden. Linke Endabschnitte der ersten Wärmeaustauschröhren 2A des vierten Wärmeaustauschwegs P4 sind mit dem ersten Kopftank 3 verbunden und rechte Endabschnitte davon sind mit dem unteren Kopfbereich 13 des dritten Kopftanks 5 verbunden.
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Der zweite Kopftank 4, ein Abschnitt des ersten Kopftanks 3, mit dem die ersten Wärmeaustauschröhren 2A des dritten Wärmeaustauschwegs P3 verbunden sind, der obere und der Zwischenkopfbereich 11 und 12 des dritten Kopftanks 5 und die ersten bis dritten Wärmeaustauschwege P1–P3 bilden einen Kondensationsbereich 1A, der Kühlmittel kondensiert. Ein Abschnitt des ersten Kopftanks 3, mit dem die ersten Wärmeaustauschröhren 2A des vierten Wärmeaustauschwegs P4 verbunden sind, der untere Kopfabschnitt 13 des dritten Kopftanks 5 und der vierte Wärmeaustauschweg P4 bilden einen Unterkühlungsbereich 1B aus, der Kühlmittel unterkühlt. Jeder der ersten bis dritten Wärmeaustauschwege P1–P3 dient als Kühlmittelkondensationsweg zum Kondensieren von Kühlmittel und der vierte Wärmeaustauschweg P4 dient als Kühlmittelunterkühlungsweg zum Unterkühlen von Kühlmittel.
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Ein Kühlmitteleinlass 14 ist an dem oberen Kopfbereich 11 des dritten Kopftanks 5 ausgebildet, der teilweise den Kondensationsbereich 1A ausbildet, und ein Kühlmittelauslass 15 ist an dem unteren Kopfabschnitt 13 des dritten Kopftanks 5 ausgebildet, der teilweise den Unterkühlungsbereich 1B ausbildet. Ein Kühlmitteleinlasselement 16, das mit dem Kühlmitteleinlass 14 kommuniziert, und ein Kühlmittelauslasselement 17, das mit dem Kühlmittelauslass 15 kommuniziert, sind mit dem dritten Kopftank 5 verbunden.
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Der erste Kopftank 3 ist aus einem zylindrischen röhrenförmigen Körper 21, der ein offenes oberes und unteres Ende aufweist, einem Verschlusselement des unteren Endes 22 (ein Verschlussabschnitt des unteren Endes), der an das untere Ende des zylindrischen röhrenförmigen Körpers 21 angelötet ist und eine untere Endöffnung des zylindrischen röhrenförmigen Körpers 21 verschließt, und einem Deckel 23 aufgebaut, der an dem oberen Ende des elektrischen röhrenförmigen Körpers 21 entfernbar angebracht ist und eine obere Endöffnung des zylindrischen röhrenförmigen Körpers 21 verschließt. Wie es in 3 gezeigt ist, weist das Verschlusselement des unteren Endes 22 des ersten Kopftanks 3 einen nach innen vorstehenden Abschnitt 24 auf, der aus einem zylindrischen röhrenförmigen Abschnitt 24a, der sich entlang der Innenumfangsoberfläche der Umfangswand des zylindrischen röhrenförmigen Körpers 21 des ersten Kopftanks 3 erstreckt, und einer oberen Wand 24b aufgebaut ist, die an dem oberen Ende des zylindrischen röhrenförmigen Abschnitts 24a integral ausgebildet ist. Die obere Wand 24b des nach innen vorstehenden Abschnitts 24 ist unterhalb der ersten Wärmeaustauschröhre des unteren Endes 2A des vierten Wärmeaustauschwegs P4 positioniert. Eine Aussparung 25 ist an der oberen Oberfläche des nach innen vorstehenden Abschnitts 24 durch nach unten Verformen eines Abschnitts der oberen Wand 24b in eine Aussparungsform ausgebildet. Die Aussparung 25 öffnet sich nach oben und weist eine konische Wandoberfläche auf, die so zulaufend ist, dass sich deren Durchmesser nach unten verringert.
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Wie es in den 3 bis 5 gezeigt ist, ist ein Plattenelement 28 an der Umfangswand 21a des zylindrischen röhrenförmigen Körpers 21 des ersten Kopftanks 3 befestigt. Das Plattenelement 28 dient als Trennungsabschnitt zum Unterteilen des Innenbereichs des ersten Kopftanks 3 in einen ersten Bereich 26, mit dem die ersten Wärmeaustauschröhren 2A des vierten Wärmeaustauschwegs P4 kommunizieren, und einen zweiten Bereich 27, der oberhalb des ersten Bereichs positioniert ist. Das Plattenelement 28 ist extern in einen Schlitz 21b eingebracht, der in der Umfangswand 21a des zylindrischen röhrenförmigen Körpers 21 des ersten Kopftanks 3 ausgebildet ist, und ist an die Umfangswand 21a gelötet. Das Plattenelement 28 weist eine kreisförmige Durchgangsöffnung 29 auf, die an einer Position ausgebildet ist, die bezüglich der Links/Rechts-Richtung auf der Außenseite des Zentrums des Plattenelements 28 positioniert ist.
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Ein röhrenförmiger Kühlmitteldurchgangskörper 31 und ein sackförmiger Behälter für Trocknungsmittel 35 sind so in dem ersten Kopftank 3 angeordnet, dass der Behälter für Trocknungsmittel 35 oberhalb des röhrenförmigen Kühlmitteldurchgangskörpers 31 positioniert ist. Der röhrenförmige Kühlmitteldurchgangskörpers 31 ist aus synthetischem Harz ausgebildet und weist eine bodenseitig geschlossene zylindrische röhrenförmige Form auf, so dass dessen oberes Ende geöffnet ist und dessen unteres Ende geschlossen ist. Der Behälter für Trocknungsmittel 35 ist aus einem flüssigkeitsdurchlässigen Material ausgebildet, und ein Trocknungsmittel (nicht gezeigt) ist in dem Behälter für Trocknungsmittel 35 vorgesehen.
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Der röhrenförmige Kühlmitteldurchgangskörper 31 tritt dicht durch die Durchgangsöffnung 29 des Plattenelements 28 von der oberen Seite, so dass dessen oberes Ende zwischen dem zweiten Wärmeaustauschweg P2 und dem dritten Wärmeaustauschweg P3 positioniert ist, und dessen unteres Ende unterhalb der ersten Wärmeaustauschröhren des unteren Endes 2A des vierten Wärmeaustauschwegs P4 positioniert ist. Ein unterer Endabschnitt des röhrenförmigen Kühlmitteldurchgangskörpers 31 ist dicht in die Aussparung 25 des nach innen vorstehenden Abschnitts 24 des Verschlusselements des unteren Endes 22 eingepasst. Der Passabschnitt 31a des röhrenförmigen Kühlmitteldurchgangskörpers 31, der dicht in die Aussparung 26 eingepasst ist, weist eine konische Außenumfangsoberfläche auf, die so zulaufend ist, dass sich deren Durchmesser nach unten verringert.
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Ein oberer Abschnitt 32a der Umfangswand 32 des röhrenförmigen Kühlmitteldurchgangskörpers 31 ist oberhalb des Plattenelements 28 positioniert und weist einen Außendurchmesser auf, der größer als der Durchmesser der Durchgangsöffnung 29 ist. An einem Abschnitt der Außenumfangsoberfläche der Umfangswand 32 des röhrenförmigen Kühlmitteldurchgangskörpers 31, dem Abschnitt, der unterhalb des Plattenelements 28 positioniert ist, sind eine Mehrzahl von Vorsprüngen 33, die nach außen radial hervorstehen, integral in vorbestimmten Abständen in der Umfangsrichtung ausgebildet. Das untere Ende des oberen Abschnitts 32a der Umfangswand 32 steht mit der oberen Oberfläche des Plattenelements 28 in Kontakt, und die Vorsprünge 33 stehen mit der unteren Oberfläche des Plattenelements 28 in Kontakt, wodurch eine Bewegung des röhrenförmigen Kühlmitteldurchgangskörpers 31 in der vertikalen Richtung vermieden wird. Ferner sind an dem oberen Ende des röhrenförmigen Kühlmitteldurchgangskörpers 31 mehrere nach außen vorstehende Abschnitte 34, die radial nach außen hervorstehen, integral in bestimmten Abständen in der Umfangsrichtung ausgebildet. Der Behälter für Trocknungsmittel 35 wird von dem oberen Ende der Umfangswand 32 und den nach außen vorstehenden Vorsprüngen 34 unterstützt.
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Wenigstens ein Abschnitt (in der vorliegenden Ausführungsform ein unterer Abschnitt) des röhrenförmigen Kühlmitteldurchgangskörpers 31 ist in dem ersten Bereich 26 positioniert, der mit den ersten Wärmeaustauschröhren 2A des vierten Wärmeaustauschwegs P4 (ein Kühlmittelunterkühlungsweg, der zum Kühlmittelkondensationsweg des unteren Endes benachbart ist) kommuniziert, und ein oberer Endabschnitt des röhrenförmigen Kühlmitteldurchgangskörpers 31 ist in einem Abschnitt des zweiten Bereichs 27 positioniert, der mit den ersten Wärmeaustauschröhren 2A des dritten Wärmeaustauschwegs P3 (dem Kühlmittelkondensationsweg des unteren Endes) kommuniziert.
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Die Umfangswand 32 des röhrenförmigen Kühlmitteldurchgangskörpers 31 weist eine Mehrzahl von vertikalen länglichen ersten Kommunikationsöffnungen 36 und eine Mehrzahl von vertikalen länglichen zweiten Kommunikationsöffnungen 37 auf, die in bestimmten Abständen in der Umfangsrichtung ausgebildet sind. Die ersten Kommunikationsöffnungen 36 öffnen sich zum ersten Bereich 26 des Innenbereichs des ersten Kopftanks 3, der unterhalb des Plattenelements 28 positioniert ist, und die zweiten Kommunikationsöffnungen 37 öffnen sich zum zweiten Bereich 27 des Innenbereichs des ersten Kopftanks 3, der oberhalb des Plattenelements 28 positioniert ist. Die ersten Kommunikationsöffnungen 36 sind mit einem Maschenfilter 38 abgedeckt. Die ersten und zweiten Kommunikationsöffnungen 36, 37 machen den größeren Teil der Umfangswand 32 des röhrenförmigen Kühlmitteldurchgangskörpers 31 aus. Vorzugsweise ist die Maschengröße des Maschenfilters 38, der die ersten Kommunikationsöffnungen 36 abdeckt, so, dass 100 oder mehr Maschen über eine Länge von 1 Inch vorhanden sind. Der Filter 38 kann integral mit der Umfangswand 32 des röhrenförmigen Kühlmitteldurchgangskörpers 31 ausgebildet sein. Alternativ kann der Filter 38 getrennt von der Umfangswand 32 des röhrenförmigen Kühlmitteldurchgangskörpers 31 ausgebildet sein, und an der Umfangswand 32 befestigt sein.
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Der Anpassabschnitt 31a des röhrenförmigen Kühlmitteldurchgangskörpers 31, der dicht in die Aussparung 25 des nach innen vorstehenden Abschnitts 24 des Verschlusselements des unteren Endes 22 eingepasst ist, und ein Abschnitt des röhrenförmigen Kühlmitteldurchgangskörpers 31, der sich von dem Passabschnitt 31a nach oben erstreckt, sind als Festkörper ausgebildet, wodurch ein Kühlmitteleintrittsvermeidungsabschnitt 39 zum Vermeiden, das Kühlmittel von dem ersten Bereich 26 eintritt, an dem unteren Ende des röhrenförmigen Kühlmitteldurchgangskörpers 31 ausgebildet wird. Der Kühlmitteleintrittsvermeidungsabschnitt 39, der an dem unteren Ende des röhrenförmigen Kühlmitteldurchgangskörpers 31 ausgebildet ist, und ein Abschnitt der Umfangswand 32, der unterhalb des Plattenelements 28 positioniert ist, bilden einen Verringerungsabschnitt des internen Volumens 41 zum Verringern des internen Volumens des ersten Bereichs 26 des ersten Kopftanks 3. Somit ist der Verringerungsabschnitt des internen Volumens 41 zum Verringern des internen Volumens des ersten Kopftanks 3 in dem ersten Bereich 26 des Innenbereichs des ersten Kopftanks 3 vorgesehen, der mit den ersten Wärmeaustauschröhren 2A des vierten Wärmeaustauschwegs P4 kommuniziert. Es sei bemerkt, dass der Kühlmitteleintrittsvermeidungsabschnitt 39, der an dem unteren Ende des röhrenförmigen Kühlmitteldurchgangskörpers 31 ausgebildet ist und teilweise den Verringerungsabschnitt des internen Volumens 41 bildet, nicht als Vollkörper ausgebildet sein muss, sondern der Kühlmitteleintrittsvermeidungsabschnitt 39 kann einen Hohlraum enthalten, der von dem ersten Bereich 26 isoliert ist.
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Der Kondensator 1 wird wie folgt hergestellt. Nachdem alle Komponenten, mit Ausnahme des röhrenförmigen Kühlmitteldurchgangskörpers 31, des Behälters für Trocknungsmittel 35 und des Deckels 23 miteinander verlötet wurden, werden der röhrenförmige Kühlmitteldurchgangskörper 31 und der Behälter für Trocknungsmittel 35 in dem zylindrischen röhrenförmigen Körper 21 des ersten Kopftanks 3 von oben eingebracht und der Deckel 23 wird auf den zylindrischen röhrenförmigen Körper 21 aufgebracht. Somit ist der Kondensator 1 vollständig. Wenn der röhrenförmige Kühlmitteldurchgangskörper 31 in den zylindrischen röhrenförmigen Körper 21 eingebracht wird, verformen sich die Vorsprünge 33 des röhrenförmigen Kühlmitteldurchgangskörpers 31 und erlangen ihre ursprüngliche Form, nachdem dieser durch die Durchgangsöffnung 29 des Plattenelements 28 getreten ist.
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Der Kondensator 1 bildet einen Kühlmittelkreislauf in Zusammenwirkung mit einem Kompressor, einem Expansionsventil (Druckreduzierer) und einem Verdampfer; und der Kühlkreislauf wird als Fahrzeugklimaanlage in einem Fahrzeug montiert.
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In dem Kondensator 1, der die oben beschriebene Struktur aufweist, fließt Kühlmittel der Gasphase von hoher Temperatur und hohem Druck, das von dem Kompressor komprimiert wird, in den oberen Kopfbereich 11 des dritten Kopftanks 5 über das Kühlmitteleinlasselement 16 und den Kühlmitteleinlass 14. Das Kühlmittel der Gasphase wird teilweise kondensiert, während dieses innerhalb der zweiten Wärmeaustauschröhren 2B des ersten Wärmeaustauschwegs P1 nach links strömt, und fließt anschließend in den zweiten Kopftank 4. Das Kühlmittel, das in den zweiten Kopftank 4 geströmt ist, wird teilweise kondensiert, während es innerhalb der zweiten Wärmeaustauschröhren 2B des zweiten Wärmeaustauschwegs P2 nach rechts strömt, und strömt anschließend in den Zwischenkopfbereich 12 des dritten Kopftanks 5. Das Kühlmittel, das in den Zwischenkopfbereich 12 des dritten Kopftanks 5 geströmt ist, wird teilweise kondensiert, während es innerhalb der ersten Wärmeaustauschröhren 2A des dritten Wärmeaustauschwegs P3 nach links strömt, und strömt anschließend in den ersten Kopftank 3.
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Das Kühlmittel, das in den ersten Kopftank 3 geströmt ist, ist ein Kühlmittel der gemischten Gasflüssigphase. Ein Teil der gemischten Gasflüssigphase des Kühlmittels; d. h. eine vorherrschende Flüssigphase des gemischten Kühlmittels, sammelt sich in einem unteren Bereich innerhalb des ersten Kopftanks 3, aufgrund der Schwerkraft, und tritt in die ersten Wärmeaustauschröhren 2A des vierten Wärmeaustauschwegs P4 ein.
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Das gemischte Kühlmittel der vorherrschenden Flüssigphase, das in die ersten Wärmeaustauschröhren 2A des vierten Wärmeaustauschwegs P4 eingetreten ist, wird unterkühlt, während dieses innerhalb der ersten Wärmeaustauschröhren 2A nach rechts strömt. Danach tritt das unterkühlte Kühlmittel in den unteren Kopfbereich 13 des dritten Wärmetanks 5 ein und fließt über den Kühlmittelauslass 15 und das Kühlmittelauslasselement 17 heraus. Das Kühlmittel wird anschließend über das Expansionsventil dem Verdampfer zugeführt.
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Inzwischen sammelt sich die Gasphasenkomponente des gemischten Kühlmittels der Gasflüssigphase, die in den ersten Kopftank 3 geströmt ist, in einem oberen Bereich innerhalb des ersten Kopftanks 3.
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Der röhrenförmige Kühlmitteldurchgangskörper 31 bildet teilweise den Verringerungsabschnitt des internen Volumens 41 aus, der in dem ersten Bereich 26 des Innenbereichs des ersten Kopftanks 3 ausgebildet ist, der unterhalb des Plattenelements 28 positioniert ist. Folglich, wenn das Kühlmittel in die oben beschriebene Fahrzeugklimaanlage eingebracht wird, sammelt sich das Kühlmittel der Flüssigphase einfach in dem ersten Bereich 26 des Innenbereichs des ersten Kopftanks 3 bis zu einem Niveau, das gleich oder höher als das obere Ende der ersten Wärmeaustauschröhre 2A des vierten Wärmeaustauschwegs P4 ist, der ein Kühlmittelunterkühlungsweg ist und der benachbart zu und auf der unteren Seite des dritten Wärmeaustauschwegs P3, der ein Kühlmittelkondensationsweg ist, positioniert ist. Folglich können zur Zeit des Einbringens von Kühlmittel die Innenbereiche der ersten Wärmeaustauschröhren 2A des vierten Wärmeaustauschwegs P4 rasch mit dem Kühlmittel der Flüssigphase aufgefüllt werden. Ferner, da die Breite eines stabilisierten Bereichs, in dem der Grad der Unterkühlung konstant wird; d. h. einem Bereich des Kühlmittelzufuhrbetrags, der den Grad der Unterkühlung konstant macht, größer wird, kann eine Unterkühlungscharakteristik, die gegen Schwankungen der Last und des Entweichens von Kühlmittel stabiler ist, erhalten werden.
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Die oben beschriebenen Wirkungen wurden durch einen Test bestätigt. Im Besonderen wurde ein bestimmter Betrag von Kühlmittel zunächst in den Kühlmittelkreislauf, der aus dem Kondensator 1, einem Kompressor, einem Expansionsventil und einem Verdampfer aufgebaut ist, zugeführt, und ein Betrieb des Kühlmittelkreislaufs wurde begonnen. Während das Kühlmittel allmählich hinzugefügt wurde, wurde der Grad der Unterkühlung für verschiedene Kühlmittelzufuhrbeträge gemessen. Ein Graph über die Zuführung, der die Relation zwischen dem Kühlmittelzufuhrbetrag und dem Grad der Unterkühlung zeigt, wurde gezeichnet. Wie es in 6 gezeigt ist, stellt in dem Graph ein Punkt A einen Punkt dar, bei dem die Unterkühlung des Kühlmittels, das aus dem Kondensator 1 herausfließt, gestartet wurde, Punkt B stellt einen Punkt dar, bei dem die Innenbereiche der ersten Wärmeaustauschröhren 2A des vierten Wärmeaustauschwegs P4 des Kondensators 1 mit Kühlmittel der Flüssigphase gefüllt wurden, und Punkt C stellt einen Punkt dar, bei dem der Innenbereich des ersten Kopftanks 3 des Kondensators 1 mit Kühlmittel der Flüssigphase gefüllt wurde. Wie es aus diesem Graph ersichtlich ist, kann der Betrag des Kühlmittels, das in den Kühlmittelkreislauf eingebracht wird, in einem frühen Stadium auf ein geeignetes Niveau vergrößert werden, bei dem der Grad der Unterkühlung konstant wird. Ferner, da die Breite des stabilisierten Bereichs, in dem der Grad der Unterkühlung konstant wird; d. h. des Bereichs des Kühlmittelzufuhrbetrags, welcher den Grad der Unterkühlung konstant macht, größer wird, kann eine Unterkühlungscharakteristik erhalten werden, welche gegen Schwankungen der Last und des Entweichens von Kühlmittel stabiler ist.
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7 zeigt eine Modifikation des röhrenförmigen Kühlmitteldurchgangskörpers.
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In dem Fall eines röhrenförmigen Kühlmitteldurchgangskörpers 50, der in 7 gezeigt ist, weist ein Einpassabschnitt 50a, der dicht in die Aussparung 25 des Verschlusselements des unteren Endes 22 des ersten Kopftanks 3 eingepasst ist, eine konische Außenumfangsoberfläche auf, die so zulaufend ist, dass sich deren Durchmesser nach unten verringert. Der Einpassabschnitt 50a des röhrenförmigen Kühlmitteldurchgangskörpers 50 und ein Abschnitt der Umfangswand 32 des röhrenförmigen Kühlmitteldurchgangskörpers 50, der Abschnitt, der sich von dem Einpassabschnitt 50a nach oben erstreckt, bilden einen hohlen Abschnitt 51, der ein geschlossenes unteres Ende aufweist und oben geöffnet ist. Ein Abschnitt der Umfangswand 32 des röhrenförmigen Kühlmitteldurchgangskörpers 50, der Abschnitt, der unterhalb des Plattenelements 28 positioniert ist, und den hohlen Abschnitt 51 enthält, dient als Verringerungsabschnitt des internen Volumens 41, der das interne Volumen des ersten Kopftanks 3 verringert und der in dem ersten Bereich 26 vorgesehen ist, der mit den ersten Wärmeaustauschröhren 2A des vierten Wärmeaustauschwegs P4 kommuniziert.
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Die Struktur des verbleibenden Abschnitts des röhrenförmigen Kühlmitteldurchgangskörpers 50 ist gleich der des oben beschriebenen röhrenförmigen Kühlmitteldurchgangskörpers 31, und der röhrenförmige Kühlmitteldurchgangskörper 50 wird auf die gleiche Weise wie der röhrenförmige Durchgangskörper 31 ist in dem ersten Kopftank 3 angeordnet. Es sei bemerkt, dass Abschnitte und Elemente des röhrenförmigen Kühlmitteldurchgangskörpers 50, die gleich denen des oben beschriebenen röhrenförmigen Kühlmitteldurchgangskörpers 31 sind, mit denselben Referenzzeichen bezeichnet sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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