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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher, und insbesondere bezieht sie sich auf einen Wärmetauscher, der als ein Verdampfer zum Gebrauch in einem Kühlkreislauf einer Fahrzeugklimaanlage geeignet ist.
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STAND DER TECHNIK
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Patentdruckschriften 1 und 2 offenbaren einen Wärmetauscher, der dadurch ausgebildet ist, dass zwei oder drei Wärmetauschermodule, durch die ein Kühlmittel strömt, in einer Ventilationsrichtung überlappt sind. Jedes Wärmetauschermodul hat ein Paar bestehend aus einem oberen Kopftank und einem unteren Kopftank, die vertikal voneinander beabstandet sind, und viele Röhren, die sich parallel zu und zwischen dem oberen und dem unteren Kopftank erstrecken, wobei jede Röhre entgegengesetzte Enden hat, die so gestaltet sind, dass sie mit dem Inneren des oberen bzw. des unteren Kopftanks in Verbindung sind, und die vielen Röhren bilden einen Kern für einen Wärmetausch zwischen dem Kühlmittel und Lüftungsluft.
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LISTE DER ENTGEGENHALTUNGEN
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PATENTDRUCKSCHRIFTEN
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- Patentdruckschrift 1: JP H06-194001 A
- Patentdruckschrift 2: JP H08-233406 A
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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PROBLEM, DAS DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSEN IST
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Gemäß dem vorstehend beschriebenen, herkömmlichen Wärmetauscher ist der Kern in zwei Röhrengruppen geteilt, die aus vielen Röhren bestehen (nachfolgend als ein ”Pfad” bezeichnet), und das Kühlmittel wird an dem Kopftank geteilt. Ein Verteilermodul mit Verteilerkernteilen, durch die das geteilte Kühlmittel strömt, ist als ein Wärmetauschermodul konfiguriert, wodurch die Temperatur der durchgeblasenen Luft vereinheitlicht wird, die dort hindurch ventiliert und aus dem Wärmetauscher herausgeblasen wird. Jedoch wurde bei den vorstehend beschriebenen, herkömmlichen Wärmetauschern kein detailliertes Pfadverteilungsmuster für ein Wärmetauschermodul außer dem Verteilermodul und keine Anordnung der jeweiligen Wärmetauschermodule einschließlich den Verteilermodulen in der Ventilationsrichtung berücksichtigt. Somit verbleibt eine zu lösende Aufgabe, dass Änderungen der Luftblastemperatur reduziert werden sollen und eine noch einheitlichere Luftblastemperatur verwirklicht werden soll.
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Die vorliegende Erfindung wurde angesichts derartiger Probleme geschaffen, und es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Wärmetauscher vorzusehen, der eine noch einheitlichere Luftblastemperatur verwirklichen kann.
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MITTEL ZUM LÖSEN DER PROBLEME
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Um die vorstehend genannte Aufgabe zu lösen, ist ein Wärmetauscher der Erfindung ein Wärmetauscher, der dadurch ausgebildet ist, dass zwei oder mehr Wärmetauschermodule, durch die ein Kühlmittel hindurchtritt, in einer Ventilationsrichtung überlappt sind, wobei die Wärmetauschermodule jeweils ein Paar bestehend aus einem oberen Kopftank und einem unteren Kopftank, die vertikal voneinander beabstandet sind, und viele Röhren aufweisen, die sich parallel zu und zwischen dem oberen und dem unteren Kopftank erstrecken, wobei die Röhren jeweils entgegengesetzte Enden haben, die mit einem Inneren des oberen und des unteren Kopftanks in Verbindung sind, wobei die vielen Röhren einen Kern für einen Wärmetausch zwischen dem Kühlmittel und Ventilationsluft bilden, wobei die Wärmetauschermodule jeweils zumindest ein Verteilermodul mit Verteilerkernteilen aufweisen, um den Kern in viele Pfade abzugrenzen, wodurch ermöglicht wird, dass das Kühlmittel an dem Kopftank verteilt wird, und wodurch ermöglicht wird, dass das verteilte Kühlmittel durch die Pfade und ein Vereinigungsmodul zum Vereinigen des Kühlmittels an dem Kopftank hindurchtritt, nachdem es durch die Verteilerkernteile hindurchgeströmt ist, und wodurch ermöglicht wird, dass das Kühlmittel durch den Kern hindurchtritt, wobei das Vereinigungsmodul leewärts von dem Vereinigungsmodul in der Ventilationsrichtung positioniert ist.
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Vorzugsweise sind die Verteilerkernteile an einer bilateral symmetrischen Position bezüglich einer Mitte in einer Längsrichtung des oberen und des unteren Kopftanks platziert.
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Vorzugsweise ist das Vereinigungsmodul in einem einzigen Pfad ausgebildet, ohne dass der Kern abgegrenzt wird. Vorzugsweise gibt es drei oder mehr der Wärmetauschermodule, wobei die Wärmetauschermodule das Verteilermodul, das Vereinigungsmodul, und ein Vorverteilungsmodul aufweisen, das leewärts von dem Verteilermodul in der Ventilationsrichtung positioniert ist, wobei das Kühlmittel, bevor es verteilt wird und durch das Verteilermodul hindurchströmen soll, durch das Vorverteilermodul hindurchströmt, und wobei das Vorverteilermodul in einem einzigen Pfad ausgebildet ist, ohne dass der Kern abgegrenzt ist.
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Vorzugsweise sind des Weiteren ein Einlassrohr und ein Auslassrohr für das Kühlmittel zu und von dem Wärmetauscher vorgesehen, und das Einlassrohr und das Auslassrohr sind beide entweder mit dem oberen oder dem unteren Kopftank verbunden. Vorzugsweise ist eine ungerade Anzahl der Wärmetauschermodule in der Ventilationsrichtung überlappt. Vorzugsweise bilden der obere und der untere Kopftank jeweils eine obere Kopftankkombination bzw. eine untere Kopftankkombination aus den Kopftanks, die in der Ventilationsrichtung vorn und hinten angeordnet sind, und zumindest eine der oberen und der unteren Kopftankkombination weist folgendes auf: ein Verbindungsteil, das das Innere des vorderen und des hinteren Kopftanks verbindet und einen Kanal des Kühlmittels zwischen den Wärmetauschermodulen vorsieht; und eine Trennplatte zum Trennen des Inneren des Kopftanks zumindest an einer linken oder rechten Seite des Verbindungsteils und zum Abgrenzen des Kerns in viele Pfade, damit das Kühlmittel dort hindurchströmt. Die Verteiler- und Vereinigungsmodule sind dadurch ausgebildet, dass der Verbindungsteil und die Trennplatte angeordnet sind.
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Vorzugsweise sind die Verteilerkernteile des Verteilermoduls in einen Aufströmpfad für eine Strömung von dem unteren Kopftank zu dem oberen Kopftank und einen Abströmpfad für eine Strömung von dem oberen Kopftank zu dem unteren Kopftank klassifiziert, und wenn der Aufströmpfad oder die Aufströmpfade mit dem Kopftank des Vereinigungsmoduls über viele der Verbindungsteile verbunden sind, ist die Anzahl des Aufströmpfades oder der Aufströmpfade in dem Verteilermodul größer als die Anzahl des Abströmpfades oder der Abströmpfade. Wenn andererseits der Abströmpfad oder die Abströmpfade mit dem Kopftank des Vereinigungsmoduls über viele der Verbindungsteile verbunden ist, ist die Anzahl der Abströmpfades oder der Abströmpfade in dem Verteilermodul größer ist als die Anzahl des Aufströmpfades oder der Aufströmpfade.
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Vorzugsweise sind die Verteilerkernteile des Verteilermoduls in einen Aufströmpfad für eine Strömung von dem unteren Kopftank zu dem oberen Kopftank oder einen Abströmpfad für eine Strömung von dem oberen Kopftank zu dem unteren Kopftank klassifiziert, und wenn der Aufströmpfad oder Pfade mit dem Kopftank des Vereinigungsmoduls über den einzigen Verbindungsteil verbunden sind, ist die Anzahl des Aufströmpfades oder der Aufströmpfade in dem Verteilermodul gleich Eins. Wenn andererseits der Abströmpfad oder Abströmpfade mit dem Kopftank des Vereinigungsmoduls über den einzigen Verbindungsteil verbunden sind, ist die Anzahl der Abströmpfades oder der Abströmpfade in dem Verteilermodul gleich Eins.
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WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
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Gemäß dem Wärmetauscher der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine noch einheitlichere Luftblastemperatur zu verwirklichen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Wärmetauschers gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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2 zeigt eine Vorderansicht des in der 1 dargestellten Wärmetauschers.
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3 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Bereiches S, der in der 2 dargestellt ist.
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4 zeigt eine vergrößerte, perspektivische Ansicht von unten von einem Teil der unteren Kopftankkombination, die in der 2 dargestellt ist.
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5 zeigt eine Seitenansicht des in der 4 dargestellten Verbindungselements bei Betrachtung entlang der Ventilationsrichtung.
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6 zeigt jeweils schematische Ansichten von Verteilerpfaden für (a) das Vorverteilermodul, (b) das Verteilermodul und (c) das Vereinigungsmodul des Wärmetauschers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung in dieser Reihenfolge von der leewärtigen Seite.
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7 zeigt ein Foto der Luftblastemperatur, die gemäß dem Pfadverteilungsmuster in der 6 vereinheitlich ist, und zwar bei Betrachtung von der Rückseite des Wärmetauschers.
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8 zeigt jeweils schematische Ansichten von Verteilerpfaden für (a) das Vorverteilermodul, (b) das Verteilermodul und (c) das Vereinigungsmodul des Wärmetauschers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung in dieser Reihenfolge von der leewärtigen Seite.
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9 zeigt jeweils schematische Ansichten von Verteilerpfaden für (a) das Verteilermodul, (b) das Vereinigungsmodul und (c) das Nachvereinigungsmodul des Wärmetauschers gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung in dieser Reihenfolge von der leewärtigen Seite.
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10 zeigt jeweils schematische Ansichten von Verteilerpfaden für (a) das Verteilermodul, (b) das Vereinigungsmodul und (c) das Nachvereinigungsmodul des Wärmetauschers gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung in dieser Reihenfolge von der leewärtigen Seite.
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11 zeigt jeweils schematische Ansichten von Verteilerpfaden für (a) das Vorverteilermodul, (b) das Verteilermodul und (c) das Vereinigungsmodul des Wärmetauschers gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung in dieser Reihenfolge von der leewärtigen Seite.
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12 zeigt jeweils schematische Ansichten von Verteilerpfaden für (a) das Vorverteilermodul, (b) das Verteilermodul und (c) das Vereinigungsmodul des Wärmetauschers gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung in dieser Reihenfolge von der leewärtigen Seite.
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13 zeigt jeweils schematische Ansichten von Verteilerpfaden für (a) ein erstes Verteilermodul, (b) ein zweites Verteilermodul und (c) das Vereinigungsmodul des Wärmetauschers gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung in dieser Reihenfolge von der leewärtigen Seite.
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14 zeigt jeweils schematische Ansichten von Verteilerpfaden für (a) das erste Verteilermodul, (b) das zweite Verteilermodul und (c) das Vereinigungsmodul des Wärmetauschers gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung in dieser Reihenfolge von der leewärtigen Seite.
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AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
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Nachfolgend wird ein Wärmetauscher 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die 1 zeigt eine perspektivische Ansicht des Wärmetauschers 1, und die 2 zeigt eine Vorderansicht des Wärmetauschers 1. Zum Beispiel sieht der Wärmetauscher 1 einen Kühlzyklus für eine Fahrzeugklimaanlage vor, er ist in einem Kühlkreislauf eingebaut, durch den ein Kohlendioxidkühlmittel mit hohem Druck zirkuliert, und er wird als ein Verdampfer während des Betriebs der Fahrzeugklimaanlage verwendet.
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Wie dies in den 1 und 2 dargestellt ist, ist der Wärmetauscher 1 dadurch ausgebildet, dass drei Wärmetauschermodule 2 in einer Ventilationsrichtung X überlappt sind, und zwar in der Reihenfolge eines luvwärtigen (vorderseitigen) Moduls 2A, eines mittleren Moduls 2B und eines leewärtigen (rückseitigen) Moduls 2C von der luvwärtigen Seite der Ventilationsluft A, die durch einen Pfeil angegeben ist. Die Ventilationsluft A ist eine Kabineninnenluft (Innenluft) oder eine Kabinenaußenluft (Außenluft).
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3 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Bereiches S in 2. Wie dies in den 2 und 3 dargestellt ist, hat jedes Wärmetauschermodul 2 ein Paar bestehend aus einem oberen Kopftank 4 und einem unteren Kopftank 6, die vertikal voneinander beabstandet sind, und viele flache Röhren 8, die sich parallel zu und zwischen dem oberen und dem unteren Kopftank 4 und 6 erstrecken, wobei die Röhren jeweils entgegengesetzte Enden haben, die mit dem Inneren des oberen bzw. des unteren Kopftanks 4 und 6 in Verbindung sind. Der obere und der untere Kopftank 4 und 6 sind mit einer zylindrischen Form (runde Rohrform) mit demselben Durchmesser ausgebildet.
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Die entgegengesetzten Enden der jeweiligen Röhre 8 sind mit dem oberen bzw. dem unteren Kopftank 4 und 6 durch Löten verbunden, und eine geriffelte, blechartige Lamelle 10 ist zwischen jedem angrenzenden Röhrenpaar 8 platziert. Jede Lamelle 10 ist mit den ebenen Flächen der gegenüberliegenden Röhren 8 durch Löten verbunden und bildet einen Ventilationskanal der Ventilationsluft A in dem Wärmetauschermodul 2.
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Das Wärmetauschermodul 2 bildet einen Kern 12, in dem die Röhren 8 und die Lamellen 10 entlang der horizontalen Richtung abwechselnd angeordnet sind, um einen Wärmetausch zwischen dem Kühlmittel und der Ventilationsluft A bereitzustellen. Anders gesagt sind ein luvwärtiger Kern 12A, ein mittlerer Kern 12B und ein leewärtiger Kern 12C in dem luvwärtigen Modul 2A, dem mittleren Modul 23 bzw. dem leewärtigen Modul 2C ausgebildet. Die linke und die rechte Seite der Kerne 12 ist jeweils durch eine einzige Seitenplatte 14 abgedeckt und geschützt.
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Wie dies in der 1 dargestellt ist, haben der luvwärtige (vorderseitige), der mittlere und der leewärtige (rückseitige) obere Kopftank 4A, 4B und 4C der verschiedenen Wärmetauschermodule 2 jeweils entgegengesetzte offene Enden, wobei jede Seite der entgegengesetzten, offenen Enden durch ein einziges, integrales Deckelelement 16 verschlossen ist, wodurch eine obere Kopftankkombination 4U gebildet ist, in der die jeweiligen oberen Kopftanks 4A, 4B und 4C verbunden sind. Ein Einlassrohr 18 und ein Auslassrohr 20 sind mit einem der Deckelelemente 16 verbunden. Das Einlassrohr 18 ist mit dem leewärtigen, oberen Kopftank 4C in Verbindung, und das Auslassrohr 20 ist mit dem luvwärtigen, oberen Kopftank 4A in Verbindung.
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Andererseits haben der luvwärtige (vorderseitige), der mittlere und der leewärtige (rückseitige) untere Kopftank 6A, 6B und 6C der verschiedenen Wärmetauschermodule 2, die in der Ventilationsrichtung X benachbart sind, entgegengesetzte offene Enden, wobei jede Seite der entgegengesetzten offenen Enden durch ein einziges integrales Deckelelement 22 geschlossen ist, wodurch eine untere Kopftankkombination 6L ausgebildet ist, in der die jeweiligen unteren Kopftanks 6A, 6B und 6C verbunden sind. Wenn die obere und die untere Kopftankkombination 4U und 6L ausgebildet werden, werden die jeweiligen Kerne 12 und somit die jeweiligen Wärmetauschermodule 2 verbunden.
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4 zeigt eine vergrößerte, perspektivische Ansicht von unten von einem Teil der unteren Kopftankkombination 6L. Wie dies in 4 dargestellt ist, ist ein Verbindungselement (Verbindungsteil) 24 zwischen den jeweils angrenzenden unteren Kopftanks 6A, 6B und 6C des Paares entlang der Längsrichtung Y der unteren Kopftankkombination 6L angeordnet. Das Verbindungselement 24 verbindet die beiden Innenseiten der jeweiligen unteren Kopftanks (vorderer und hinterer Kopftank) 6 an der Vorderseite und der Hinterseite des Verbindungselements 24, und es bildet einen Kühlmittelkanal von dem leewärtigen Kern 12C zu dem mittleren Kern 12B sowie einen Kühlmittelkanal von dem mittleren Kern 12B zu dem luvwärtigen Kern 12A.
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5 zeigt eine Seitenansicht des Verbindungselements 24 bei Betrachtung entlang der Ventilationsrichtung X. Wie dies in der 5 dargestellt ist, hat das Verbindungselement 24 ein langes Plattenteil 24a, das sich in der Längsrichtung Y erstreckt, und Verbindungsrohre 24b sind entlang der langen Platte 24a paarweise so angeordnet, dass sie von den entgegengesetzten Seiten des langen Plattenteils 24a vorstehen. Viele Verbindungsrohre 24b sind entlang der Längsrichtung Y angeordnet.
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Wie dies in 4 dargestellt ist, ist darüber hinaus in dem unteren Kopftank 6B eine Trennplatte 26 im Inneren an einer Position im Grenzbereich zwischen verschiedenen Verbindungselementen 24 vorgesehen. Die Trennplatte 26 wird in ein Einfügungsloch (nicht dargestellt) eingefügt, das in der unteren Fläche des unteren Kopftanks 6B ausgebildet ist, und sie wird mit dem unteren Kopftank 6B durch Löten von der Außenseite des unteren Kopftanks 6B verbunden. Die Trennplatte 26 ist zum Trennen des Inneren des unteren Kopftanks 6 entweder an der linken oder an der rechten Seite des Verbindungselements 24 und zum Teilen des Kerns 12 in viele Pfade angeordnet, damit das Kühlmittel dort hindurch strömt.
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Auf diese Weise wird jeder Kern 12 durch geeignetes Anordnen der Verbindungselemente 24 und der Trennplatten 26 in der unteren Kopftankkombination 6L in Pfade geteilt, wodurch eine vertikale Kühlmittelströmung als Gegenströmung in dem Wärmetauscher 1 verwirklicht wird, damit das Kühlmittel sequentiell strömt. Dies ermöglicht einen wirksamen Wärmetausch zwischen der Ventilationsluft A, die entlang der jeweiligen Kerne 12 ventiliert, und dem Kühlmittel, das durch die jeweiligen Kerne 12 hindurchströmt, die in Pfade geteilt sind.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel werden darüber hinaus ein Pfadverteilungsmuster für das Wärmetauschermodul 2 und somit die Anordnungen der jeweiligen Wärmetauschermodule 2 in der Ventilationsrichtung X berücksichtigt, wodurch Änderungen der Luftblastemperatur der durch den Wärmetauscher 1 ventilierenden Luft reduziert werden und eine noch einheitlichere Luftblastemperatur verwirklicht wird. Nachfolgend werden die Pfadverteilungsmuster für verschiedene Ausführungsbeispiele beschrieben, die auf den Wärmetauscher 1 angewendet werden.
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Erstes Ausführungsbeispiel
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Die 6 zeigt eine schematische Ansicht einer Pfadverteilung für den Wärmetauscher 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Wie dies in der 6 dargestellt ist, sind die Wärmetauschermodule 2 von diesem Ausführungsbeispiel in Gestalt von drei Wärmetauschermodulen 2 vorhanden: (a) ein Vorverteilermodul 28, (b) ein Verteilermodul 30 und (c) ein Vereinigungsmodul 32, die in dieser Reihenfolge von der Leeseite angeordnet sind.
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Das Vorverteilermodul 28 ist das leewärtige (rückseitige) Modul 2C, und es ist leewärts von dem Verteilermodul 30 in der Ventilationsrichtung X positioniert. Das Vorverteilermodul 28 hat den leewärtigen Kern 12C sowie den oberen und den unteren Kopftank 4C und 6C. der leewärtige Kern 12C ist als ein einziger, nicht-verteilter Pfad ausgebildet. Das Verbindungselement 24A ist mit dem unteren Kopftank 6C an seiner Längsmitte in Verbindung, und das Einlassrohr 18 ist mit dem oberen Kopftank 4C in Verbindung. Das von dem Einlassrohr 18 in den oberen Kopftank 4C hineinströmende Kühlmittel strömt abwärts durch den leewärtigen Kern 12C in den unteren Kopftank 6C, und es strömt in das Verteilermodul 30 durch das Verbindungselement 24A, das in dem unteren Kopftank 6C vorgesehen ist. Anders gesagt strömt das Kühlmittel, bevor es verteilt wird und durch das Verteilermodul 30 strömen soll, durch das Vorverteilermodul 28.
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Das Verteilermodul 30 ist das mittlere Modul 2B, und es ist leewärtig von dem Vereinigungsmodul 32 in der Ventilationsrichtung X positioniert. Das Verteilermodul 30 hat den mittleren Kern 12B sowie den oberen und den unteren Kopftank 4B und 6B. In dem unteren Kopftank 6B sind zwei Trennplatten 26 in dessen Längsrichtung angeordnet, und der untere Kopftank 6B ist in einen mittleren Raum, einen linken Raum und einen rechten Raum durch die Trennplatten 26 getrennt.
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Andererseits ist der mittlere Kern 12B in drei Pfade abgegrenzt: ein mittlerer Aufströmpfad, der mit dem mittleren Raum in dem unteren Kopftank 6B in Verbindung ist; und ein linker Abströmpfad und ein rechter Abströmpfad, die mit dem linken bzw. dem rechten Raum darin in Verbindung sind. Diese Pfade sehen drei Verteilerkernteile 38 vor. Jedes der Verteilerkernteile 38 ist an einer bilateral symmetrischen Position bezüglich der Mitte in der Längsrichtung des oberen und des unteren Kopftanks 4B und 6B platziert.
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Das vorstehend genannte Verbindungselement 24A ist mit dem mittleren Raum in dem unteren Kopftank 6B in Verbindung, und die Verbindungselemente 24B, 24B, die die Kanäle des Kühlmittels zu dem Vereinigungsmodul 32 definieren, sind mit dem linken und dem rechten Raum in dem unteren Kopftank 6B in Verbindung. Das Kühlmittel, das durch die Verteilerkernteile 38 aufströmt, die der Aufströmpfad von dem mittleren Raum des unteren Kopftanks 6B sind, strömt in den oberen Kopftank 4B, und das links und rechts verteilte Kühlmittel in dem oberen Kopftank 4B strömt abwärts durch die Verteilerkernteile 38, die der linke und der rechte Abströmpfad sind, in den linken und den rechten Raum in dem unteren Kopftank 6B, und dann strömt es in das Vereinigungsmodul 32 über die Verbindungselemente 24B, 24B.
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Das Vereinigungsmodul 32 ist das luvwärtige Modul 2A einschließlich des luvwärtigen Kerns 12A sowie des oberen und des unteren Kopftanks 4A und 6A. Der luvwärtige Kern 12A ist als ein einziger, ungeteilter Pfad ausgebildet. Die vorstehend genannten Verbindungselemente 24B, 24B sind sowohl mit der linken als auch mit der rechten Seite in der Längsrichtung des unteren Kopftanks 6A in Verbindung, und das Auslassrohr 20 ist mit dem oberen Kopftank 4A verbunden. Nachdem es durch die Verteilerkernteile 38 hindurchgeströmt ist, die die Abströmpfade des Verteilermoduls 30 sind, wird das Kühlmittel, das in den unteren Kopftank 6A über die Verbindungselemente 24B, 24B strömt, in dem unteren Kopftank 6A vereinigt, und dann strömt das Kühlmittel den luvwärtigen Kern 12A hinauf, es strömt in den oberen Kopftank 4A, und es strömt aus dem Auslassrohr 20.
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Wie dies vorstehend beschrieben ist, ist bei dem Wärmetauscher 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel das Verteilermodul 30 leewärts von dem Vereinigungsmodul 32 in der Ventilationsrichtung X positioniert, und es ist stromaufwärts von dem Vereinigungsmodul 32 in der Kältemittelströmung positioniert, wodurch das Kühlmittel, das durch das Verteilermodul 30 strömt, eine kleinere Wärmelast als jene des Kühlmittels hat, das durch das Vereinigungsmodul 32 strömt. Im Gegensatz dazu strömt das Kühlmittel mit einer größeren Wärmelast durch das Vereinigungsmodul 32 im Vergleich mit jenem, das durch das Verteilermodul 30 strömt.
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Auf diese Weise wird das Kühlmittel, nachdem das Kühlmittel durch das Verteilermodul 30 geteilt wurde, durch das das Kühlmittel mit der kleineren Wärmelast strömt, an dem Vereinigungsmodul 32 vereinigt, durch das das Kühlmittel mit einer größeren Wärmelast strömt. Unter Berücksichtigung der Eigenschaften des Kühlmittels, die sich für jedes Wärmetauschermodul 2 unterscheiden, werden das Vereinigungsmodul 32, das Verteilermodul 30 und das Vorverteilermodul 28 in dieser Reihenfolge für einen stufenartigen Wärmetausch mit der Ventilationsluft A ventiliert, so dass die Änderungen der Luftblastemperatur in dem Wärmetauscher 1 reduziert werden können und eine noch einheitlichere Luftblastemperatur verwirklicht werden kann.
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Wie dies aus der Luftblastemperatur ersichtlich ist, die an der Rückseite des Wärmetauschers 1 in 7 dargestellt ist, wird insbesondere ein im Wesentlichen bilateral symmetrischer Bereich 40 mit höherer Temperatur an dem oberen Teil des Wärmetauschers 1 ausgebildet, und ein Bereich 42 mit niedriger Temperatur ebenfalls ohne Temperaturunregelmäßigkeit ist an dem unteren Teil des Wärmetauschers 1 ausgebildet. In der Tat wurde bei dem Wärmetauscher 1 von diesem Ausführungsbeispiel experimentell herausgefunden, dass die Differenz zwischen der maximalen Temperatur und der minimalen Temperatur der Luftblastemperatur auf ungefähr 1/3 bis 1/4 des Standes der Technik reduziert wird.
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Darüber hinaus sind diese Verteilerkernteile 38 an einer bilateral symmetrischen Position bezüglich der Mitte in der Längsrichtung des oberen und des unteren Kopftanks 4B und 6B platziert, so dass eine noch einheitlichere Luftblastemperatur vorgesehen werden kann. Insbesondere ist ein Verteilerkernteil 38, der als der Aufströmpfad arbeitet, an dem mittleren Bereich des mittleren Kerns 12B vorgesehen, und Verteilerkernteile 38, die als die Abströmpfade arbeiten, sind an Bereichen mit derselben Fläche an jeder Seite des Aufströmpfades vorgesehen, wodurch der Wärmetausch mit der Ventilationsluft A in dem Verteilermodul 30 mit einer Temperaturunregelmäßigkeit bewirkt werden kann, die so klein wie möglich ist.
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Da darüber hinaus das Vereinigungsmodul 32 in einem einzigen Pfad ausgebildet ist, ohne dass es durch den luvwärtigen Kern 12A geteilt ist, kann der Druckverlust des Kühlmittels minimiert werden, unmittelbar bevor es aus dem Wärmetauscher 1 strömt, so dass der Wärmewirkungsgrad des Wärmetauschers 1 und somit der Wärmewirkungsgrad des Kühlkreislaufs der Fahrzeugklimaanlage weiter verbessert werden können.
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Darüber hinaus ist das Vorverteilermodul 28 in einem einzigen Pfad ausgebildet, ohne dass es den leewärtigen Kern 12C abgrenzt. Da die Temperatur der zuletzt ausgelassenen Blasluft in einfacher Weise durch den leewärtigen Kern 12C beeinflusst wird, kann eine noch einheitlichere Luftblastemperatur vorgesehen werden, indem der leewärtige Kern in einem einzigen Pfad ausgebildet wird. Darüber hinaus kann der Einbauraum für den Wärmetauscher 1 eingespart werden, indem das Einlassrohr 18 und das Auslassrohr 20 mit den jeweiligen, oberen Kopftanks 4C und 4A verbunden werden.
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Zusätzlich können sowohl das Einlassrohr 18 als auch das Auslassrohr 20 zuverlässig entweder an dem oberen oder dem unteren Kopftank angeordnet werden, indem eine gerade Zahl (größer als zwei) der Wärmetauschermodule 2 (bei diesem Ausführungsbeispiel drei Wärmetauschermodule) in der Ventilationsrichtung überlappt sind. Darüber hinaus werden die Verteilerkernteile 38 des Verteilermoduls 30 des gegenwärtigen Ausführungsbeispiels in den Aufströmpfad für eine Strömung von dem unteren Kopftank 6B zu dem oberen Kopftank 4B oder den Abströmpfad für eine Strömung von dem oberen Kopftank 4B zu dem unteren Kopftank 6B klassifiziert. Die Anzahl des Abströmpfades oder der Abströmpfade (2 Pfade, die durch die Abwärtspfeile in der 6(b) angegeben sind) ist größer als die Anzahl des Aufströmpfades oder der Aufströmpfade (1 Pfad, angegeben durch den Aufwärtspfeil in der 6(b)).
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Wenn die Abströmpfade von den Aufström- und Abströmpfaden mit dem unteren Kopftank 6A des Vereinigungsmoduls 32 durch die vielen Verbindungselemente 24B wie bei dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel verbunden sind, kann das Kühlmittel aus dem Verteilermodul 30 durch das Einfachpfad-Vereinigungsmodul 32 über die beiden Verbindungselemente 24B strömen, die mehr als ein Verbindungselement 24A sind, da die Anzahl des Abströmpfades oder der Abströmpfade größer ist als die Anzahl des Aufströmpfades oder der Aufströmpfade. Verglichen mit dem Fall, in dem die Verteilungs- und Vereinigungsmodule 30 und 32 durch das einzige Verbindungselement 24A in Verbindung sind, kann dementsprechend das Kühlmittel gleichmäßig durch die jeweiligen Röhren 8 des Vereinigungsmoduls 32 strömen, so dass eine noch einheitlichere Temperatur der Luftblasluft von dem Wärmetauscher 1 vorgesehen werden kann.
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Das erste Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wurde vorstehend beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf das erste Ausführungsbeispiel beschränkt, und vielfältige Abwandlungen sind innerhalb eines Bereiches möglich, der nicht von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abweicht. Insbesondere können die Verteilerpfade der jeweiligen Ausführungsbeispiele, die nachfolgend beschrieben werden, auf den Wärmetauscher 1 angewendet werden.
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Zweites Ausführungsbeispiel
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Wie dies in der 8 dargestellt ist, ist es zum Beispiel möglich, die Anzahl der Verbindungselemente 24 (24A, 24B) und die Anzahl der Trennplatten 26 zu erhöhen, und somit kann die Anzahl der Verteilerkernteile 38, die das Verteilermodul 30 bilden, verglichen mit jener des ersten Ausführungsbeispiels (6) erhöht werden.
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Drittes Ausführungsbeispiel
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Wie dies in der 9 dargestellt ist, wird eine Position, an der das Einlassrohr 18 angeschlossen ist, durch geeignetes Platzieren der Verbindungselemente 24 (24A, 24B) und der Trennplatten 26 geändert, wodurch auch eine Anordnung ohne Vorverteilermodul 28 möglich ist. In diesem Fall ist es auch möglich, dass das leewärtige Modul 2C als das Verteilermodul 30 verwendet wird, dass das mittlere Modul 2B als das Vereinigungsmodul 32 verwendet wird, und dass das luvwärtige Modul 2A mit einem einzigen, ungeteilten Pfad als ein Nachvereinigungsmodul 44 ausgebildet ist.
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Im Falle des gegenwärtigen Ausführungsbeispiels, das sich von dem ersten Ausführungsbeispiel (6) unterscheidet, ist die Anzahl des Aufströmpfades oder der Aufströmpfade (2 Pfade, die Aufwärtspfeile in der 9(a)) größer als die Anzahl des Abströmpfades oder der Abströmpfade (1 Pfad, der Abwärtspfeil in der 9(a)), und zwar von den Verteilerkernteilen 38 in dem Verteilermodul 30. Wenn jedoch die Aufströmpfade von den Aufström- und Abströmpfaden mit dem oberen Kopftank 6B des Vereinigungsmoduls 32 durch die vielen Verbindungselemente 24A wie bei dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel verbunden sind, kann das Kühlmittel von dem Verteilermodul 30 durch das Einfachpfad-Vereinigungsmodul 32 über die beiden Verbindungselemente 24A strömen, die mehr als ein Verbindungselement 24B sind, da die Anzahl des Aufströmpfades oder der Aufströmpfade größer ist als die Anzahl des Abströmpfades oder der Abströmpfade. Dementsprechend kann das Kühlmittel im Vergleich mit jenem Fall, in dem die Verteiler- und Vereinigungsmodule 30 und 32 durch das einzige Verbindungselement 24B verbunden sind, gleichmäßig durch die jeweiligen Röhren 8 des Vereinigungsmoduls 32 strömen, so dass eine noch einheitlichere Temperatur der Blasluft aus dem Wärmetauscher 1 vorgesehen werden kann.
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Viertes Ausführungsbeispiel
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Wie dies in der 10 dargestellt ist, ist es darüber hinaus möglich, die Anzahl der Verbindungselemente 24 (24A, 24B) und der Trennplatten 26 zu erhöhen, und somit kann die Anzahl der Verteilerkernteile 38, die das Verteilermodul 30 bilden, verglichen mit jener des dritten Ausführungsbeispiels (9) erhöht werden. In diesem Fall wird ein Zweigrohr, das dreifach verzweigt ist, für das Einlassrohr 18 verwendet. Auch in diesem Fall ist es möglich, die Luftblastemperatur des Wärmetauschers 1 zumindest im Vergleich mit dem Stand der Technik einheitlich zu gestalten.
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Fünftes Ausführungsbeispiel
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Anders als im Falle des ersten Ausführungsbeispiels (6) ist es für den Verteilerkernteil 38, wie er in der 11 dargestellt ist, auch möglich, dass er als der Abströmpfad arbeitet, der an dem mittleren Bereich des mittleren Kerns 12B vorzusehen ist, und dass die Verteilerkernteile 38 als die Aufströmpfade arbeiten, die an Bereichen mit im Wesentlichen derselben Fläche des mittleren Kerns 12B an der jeweiligen Seite des Verteilerkernteils 38 vorgesehen sind, der als der Abströmpfad arbeitet.
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Im Falle des gegenwärtigen Ausführungsbeispiels ist bei dem Verteilermodul 30 die Anzahl des Abströmpfades oder der Abströmpfade gleich Eins, und die Anzahl des Aufströmpfades oder der Aufströmpfade ist gleich Zwei. Der Abströmpfad von den Aufström- und Abströmpfaden ist mit dem unteren Kopftank 6B des Vereinigungsmoduls 32 über das einzige Verbindungselement 24B in Verbindung. Auf diese Weise ist die Anzahl des Abströmpfades oder der Abströmpfade des Verteilermoduls 30 gleich Eins, die mit dem einzigen Verbindungselement 24B in Verbindung sind, so dass ein Kühlmittelströmungsbereich reduziert ist und die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels erhöht ist. Infolgedessen erstreckt sich das Kühlmittel seitlich und strömt in einfacher Weise in den unteren Kopftank 6A. Verglichen mit jenem Fall, in dem die Verteiler- und Vereinigungsmodule 30 und 32 durch die beiden Verbindungselemente 24A in Verbindung sind, kann das Kühlmittel dementsprechend gleichmäßig durch die jeweiligen Röhren 8 des Vereinigungsmoduls 32 strömen, so dass eine noch einheitlichere Temperatur der Blasluft aus dem Wärmetauscher 1 vorgesehen werden kann.
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Sechstes Ausführungsbeispiel
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Wie dies in der 12 dargestellt ist, ist es möglich, die Anzahl und die Anordnung der Verbindungselemente 24 (24A, 24B) und der Trennplatten 26 zu erhöhen, und somit kann die Anzahl der Verteilerkernteile 38, die das Verteilermodul 30 bilden, im Vergleich mit jener des fünften Ausführungsbeispiels (11) erhöht werden.
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Siebtes Ausführungsbeispiel
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Wie dies in der 13 dargestellt ist, können darüber hinaus das leewärtige Modul 2C und das mittlere Modul 23 jeweils als ein erstes Verteilermodul 30A und ein zweites Verteilermodul 303 verwendet werden, indem die Anzahl und die Anordnung der Verbindungselemente 24 (24A, 24B, 24C, 24D) und der Trennplatten 26 sowie eine Position gesteuert werden, an der das Einlassrohr 18 verbunden ist, und somit die Anzahl der Verteilerkernteile 38, die das Verteilermodul 30 bilden. In diesem Fall ist kein Vorverteilermodul 28 mit einem einzigen Pfad vorgesehen, und das Kühlmittel tritt sowohl durch den Aufströmpfad als auch durch den Abströmpfad von dem ersten Verteilermodul 30A zu dem zweiten Verteilermodul 30B hindurch. Auch in diesem Fall ist es möglich, die Luftblastemperatur des Wärmetauschers 1 verglichen mit dem Stand der Technik zu vereinheitlichen.
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Achtes Ausführungsbeispiel
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Wie dies in der 14 dargestellt ist, ist es möglich, die Anzahl der Verbindungselemente 24 (24A, 24B, 24C, 24D) und die Anzahl der Trennplatten 26 zu ändern und somit die Anzahl der Verteilerkernteile 38 zu erhöhen, die das erste und das zweite Verteilermodul 30A und 30B bilden, wenn dies mit dem Fall des siebten Ausführungsbeispiels (13) verglichen wird. Darüber hinaus ist der Wärmetauscher 1 der vorstehend genannten, jeweiligen Ausführungsbeispiele dadurch gebildet, dass die drei Wärmetauschermodule in der Ventilationsrichtung X überlappt sind. Falls jedoch zumindest ein Verteilermodul 30 und zumindest ein Vereinigungsmodul 32 vorhanden sind, kann der Wärmetauscher ein Wärmetauscher mit den beiden Wärmetauschermodulen 2 sein, die sich überlappen, oder er kann ein Wärmetauscher mit den vier Wärmetauschermodulen 2 sein, die sich überlappen.
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Bei dem Wärmetauscher 1 der verschiedenen Ausführungsbeispiele sind sowohl das Einlassrohr 18 als auch das Auslassrohr 20 mit dem oberen Kopftank 4 verbunden. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Zumindest das Einlassrohr 18 oder das Auslassrohr 20 können mit dem unteren Kopftank 6 verbunden sein. Auch in diesem Fall ist es möglich, die Luftblastemperatur des Wärmetauschers 1 verglichen mit dem Stand der Technik zu vereinheitlichen.
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Auch wenn das bei dem Wärmetauscher 1 von den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen verwendete Kühlmittel das Kohlendioxidkühlmittel ist, können selbstverständlich irgendwelche anderen Kühlmittel verwendet werden, und die Form des oberen und des unteren Kopftanks 4 und 6 ist nicht auf die runde Rohrform beschränkt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wärmetauscher
- 2
- Wärmetauschermodul
- 4
- oberer Kopftank
- 4A, 4B, 4C
- oberer Kopftank (vorderer und hinterer Kopftank)
- 4U
- obere Kopftankkombination
- 6
- unterer Kopftank
- 6A, 6B, 6C
- unterer Kopftank (vorderer und hinterer Kopftank)
- 6L
- untere Kopftankkombination
- 8
- Röhre
- 12
- Kern
- 18
- Einlassrohr
- 20
- Auslassrohr
- 24
- Verbindungselement (Verbindungsteil)
- 26
- Trennplatte
- 30
- Verteilermodul
- 32
- Vereinigungsmodul
- 38
- Verteilerkernteil
