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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Klimaanlage, bei welcher klimatisierte
Luftströme,
die in Bezug aufeinander unterschiedliche Zustände aufweisen, durch jeweilige
Luftdurchlässe
hindurchtreten, die durch eine Trennwand unterteilt sind, wobei die
Luftströme
gleichzeitig über
mehrere Luftauslässe
in eine Fahrgastzelle ausgeblasen werden. Insbesondere betrifft
die vorliegende Erfindung eine Anordnung der Trennwand zum Unterteilen
der Luftdurchlässe.
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Die
Erfinder der Erfindung vorliegender Anmeldung haben in der europäischen Patentanmeldung
EP 0 768 197 A2 eine
Klimaanlage mit einem Verdampfer offenbart, in welchem zwei Arten
von Luftströmen,
deren Temperatur und Feuchtigkeit sich voneinander unterscheiden,
durch jeweilige Luftdurchlässe
treten, die durch Trennwände
unterteilt sind.
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Ein
Klimatisierungsgehäuse 70 dieser
Klimaanlage besteht, wie in 14 gezeigt,
aus einer Gebläseeinheit 71,
einer Kühleinheit 72 und
einer Heizeinheit 73.
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In
der Gebläseeinheit 71 sind
ein Zentrifugalgebläse 81 mit
einem ersten Zentrifugallüfter 79 und einem
zweiten Zentrifugallüfter 80,
Innenlufteinlässen 74 und 75,
einen Außenlufteinlass 76 und
Lufteinlasswahlklappen 77 und 78 vorgesehen Die
Kühleinheit 72 ist
luftstromabwärts
von der Gebläseeinheit 71 angeordnet.
In der Kühleinheit 72 ist
ein Verdampfer 1 zum Kühlen
von Luft vorgesehen.
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Die
Heizeinheit 73 ist luftstromabwärts von der Kühleinheit 73 angeordnet.
In der Heizeinheit 73 ist ein Heizerkern 83 vorgesehen.
Der Heizerkern 83 heizt Luft, die durch den Verdampfer 1 getreten
ist, indem er einen Wärmetausch
zwischen Motorkühlmittel
(heißes
Wasser), das in ihn eingeleitet wird, und der Luft ausführt.
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Auf
der luftstromaufwärtigen
Seite des Heizerkerns 83 sind Luftmischklappen 84 und 85 vorgesehen.
Diese Luftmischklappen 84 und 85 steuern das Luftstrommischverhältnis der
Luft, die durch den Heizerkern 83 tritt, und der Luft,
die den Heizerkern 83 umgeht, und zwar durch Einstellen
eines Öffnungsgrads
derselben, wodurch die Lufttemperatur gesteuert wird.
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Am
luftstromabwärtigen
Ende der Heizeinheit 73 sind ein Fußluftauslass 86, durch
welchen die klimatisierte Luft in Richtung auf den Fußbereich
des Fahrgasts ausgetragen wird, ein Entfrosterluftauslass 87,
durch welchen die klimatisierte Luft in Richtung auf die Innenseite
der Windschutzscheibe des Fahrzeugs ausgetragen wird, und ein Gesichtsluftauslass 88 vorgesehen,
durch welchen die klimatisierte Luft in Richtung auf den Gesichtsbereich
des Fahrgasts ausgetragen wird. Diese Luftauslässe 86, 87 und 88 werden
durch Blasbetriebsartwahlklappen 89, 90 und 91 geöffnet bzw.
geschlossen.
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Im
Klimatisierungsgehäuse 70 sind Lufttrennwände 92, 93, 94 und 95 vorgesehen.
Diese Lufttrennwände 92 bis 95 unterteilen
einen Luftdurchlass in dem Klimatisierungsgehäuse 70 in einen ersten
Luftdurchlass 96, der mit dem Fußluftauslass 86 in
Verbindung steht, und einen zweiten Luftdurchlass 97, der
mit dem Entfrosterluftauslass 87 und dem Gesichtsluftauslass 88 in
Verbindung steht. Die erste Luft, die von dem ersten Zentrifugallüfter 79 ausgetragen
wird, und die zweite Luft, die von dem zweiten Zentrifugallüfter 80 ausgetragen
wird, stehen nicht miteinander in Verbindung und strömen durch jeweilige
bzw. getrennte Luftdurchlässe 96 und 97.
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In
der Trennwand 89 ist auf der am weitesten stomabwärtig gelegenen
Seite ein Verbindungsloch 98 gebildet, um zwischen der
ersten Luft und der zweiten Luft Verbindung herzustellen. Das Verbindungsloch 98 wird
geöffnet,
wenn der Fußauslass 86 durch
die Fußblasbetriebsartwahlklappe 89 geschlossen
wird, d. h. dann, wenn die Gesichtsblasbetriebsart gewählt ist.
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In Übereinstimmung
mit dieser älteren
Anmeldung ist eine Anordnung der Trennwände um den Verdampfer 1 in 15 und 16 gezeigt.
In dem Verdampfer 1 sind mehrere Rohre 2 ovalen
Querschnitts, durch welchen das Kühlmittel strömt, parallel
zur Luftströmungsrichtung
angeordnet. Die Trennwände 93 und 94 sind
sowohl auf der stromaufwärtigen
wie der stromabwärtigen
Seite des Rohrs 2 derart angeordnet, dass die Trennwände 93 und 94 in derselben
Ebene wie ein bestimmtes Rohr 2 angeordnet sind. Die Trennwandanordnung
um den Heizerkern 83 ist dieselbe wie um den Verdampfer 1.
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Auf
diese Weise sind die Luftdurchlässe
auf der stromaufwärtigen
und der stromabwärtigen
Seite des Verdampfers 1 in den ersten Luftdurchlass 96 und
den zweiten Luftdurchlass 97 unterteilt.
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Wenn
eine Fußblasbetriebsart
oder eine Entfrosterblasbetriebsart vorliegt, in welcher die klimatisierte
Luft gleichzeitig sowohl aus dem Fußluftauslass 86 wie
dem Entfrosterluftauslass 87 austritt, wird die Innenluft
bzw. die Fahrzeuginnenluft in den ersten Durchlass 96 eingeleitet,
während
die äußere bzw. die
Fahrzeugaußenluft
in den zweiten Luftdurchlass 97 eingeleitet wird. Die Innenluft,
die aufgewärmt wurde,
wird demnach rückgeführt, um
erneut erhitzt und in die Fahrgastzelle zum Erwärmen ausgetragen zu werden.
Die Heizlufttemperatur wird demnach hoch und der Heizwirkungsgrad
erhöht.
Die Außenluft
geringer Feuchtigkeit wird dabei in Richtung auf die Innenseite
der Windschutzscheibe durch den Entfrosterluftauslass 87 ausgetragen,
um zu verhindern, dass die Windschutzscheibe beschlägt.
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In Übereinstimmung
mit Forschungen und Untersuchungen der Erfinder der Erfindung gemäß vorliegender
Anmeldung hat sich herausgestellt, dass das folgende Problem an
Stellen auftritt, an welchen die Lufttrennwände 93 und 94 in
dem Verdampfer angeordnet sind, der durch mehrere Rohre aufgebaut
ist, die in mehrere Rohrgruppen unterteilt sind.
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17 zeigt
einen Kühlmittelstrom
des vorstehend genannten Verdampfers 1. Bei diesem Verdampfer 1 ist
ein unteren Tankabschnitt 1a am unteren Ende des Verdampfers
vorgesehen und ein oberer Tankabschnitt 1b ist am oberen
Ende des Verdampfers vorgesehen. In den unteren und oberen Tankabschnitten 1a und 1b sind
Trennwände 1c und 1d zum
Unterteilen der Rohre 2 in drei Rohrgruppen ➀, ➁ und ➂ angeordnet.
Das Kühlmittel
strömt
bzw. fließt
in den drei Rohrgruppen ➀, ➁ und ➂, wie
in 17 durch Pfeile gezeigt.
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In
diesem Verdampfer 1 wird der Luftdurchlass durch Anordnen
der Lufttrennwände 93 und 94 an
der zentralen Stelle der zweiten (zentralen) Rohrgruppe ➁ in
den ersten Luftdurchlass 96 und den zweiten Luftdurchlass 97 unterteilt.
Wenn der erste Zentrifugallüfter 79 die
Innenluft ansaugt und austrägt,
saugt der zweite Zentrifugallüfter 80 die
Außenluft
an und trägt
sie aus, wobei die Innenluft, deren Temperatur beispielsweise 25°C beträgt, in dem
ersten Luftdurchlass 96 strömt, und wobei die Außenluft, deren
Temperatur beispielsweise 0°C
beträgt,
in dem zweiten Luftdurchlass 97 strömt.
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In
der zweiten Rohrgruppe ➁ ist deshalb die Heizlast des Kühlmittels
f und g, das in den Rohren 2 strömt, die in dem zweiten Luftdurchlass 97 angeordnet
sind, kleiner als diejenige des Kühlmittels i und j, das in den
Rohren 2 strömt,
die in dem ersten Luftdurchlass 96 angeordnet sind. Das
Kühlmittel
f und g absorbiert damit wenig Wärme
aus der Luft und kann nicht verdampfen. In diesem Zustand befindet
sich das Kühlmittel
f und g im Flüssigphasenzustand
(der Trockenheitsgrad ist gering), so dass der Druckverlust des
Kühlmittels
gering ist.
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In
der zweiten Rohrgruppe ➁ absorbiert das Kühlmittel
i und j, das in den Rohren 2 strömt, die in dem ersten Luftdurchlass 96 angeordnet
sind, eine große
Wärmemenge
aus der Luft und kann verdampfen. In diesem Zustand befindet sich
der größte Teil des
Kühlmittels
i und j in der Gasphase (Trockenheitsgrad ist groß), so dass
der Druckverlust des Kühlmittels
groß ist.
Aufgrund der Differenz des Druckverlusts strömt in der zweiten Rohrgruppe ➁ der
größte Teil
des Kühlmittels
in die Rohre 2, die im zweiten Luftdurchlaß 97 angeordnet
sind, während
in den Rohren 2, die in dem ersten Luftdurchlass 96 angeordnet
sind, lediglich eine geringe Menge des Kühlmittels strömt.
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Die
Innenluft, welche die zweite Rohrgruppe ➁ im ersten Luftdurchlass 96 durchsetzt,
kann damit nicht ausreichend abgekühlt werden, so dass die Lufttemperatur
ansteigt. Das heißt,
im ersten Luftdurchlaß 96 ist
die Temperatur der Innenluft, die durch die zweite Rohrgruppe ➁ tritt,
viel höher
als diejenige der Innenluft, die durch die dritte Rohrgruppe ➂ tritt.
Die Lufttemperaturverteilung an der luftstromabwärtigen Seite des Verdampfers 1 ist
damit nicht gleichmäßig, und
der Kühlwirkungsgrad
des Verdampfers 1 ist durch einen Abschnitt schlechten Kühlwirkungsgrads
im Verdampfer 1 verschlechtert bzw. beeinträchtigt.
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Des
Weiteren ist aus der
JP 60 008
105 eine Klimaanlage bekannt, auf welcher der Oberbegriff des
Anspruchs 1 basiert.
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Ferner
offenbart die
DE 195
15 527 A1 einen Verdampfer mit mehreren parallel angeordneten Rohren
und einem Tankabschnitt an einem Ende der Rohre, wobei die mehreren
Rohre in mehrere Rohrgruppen unterteilt sind.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Verteilung
des Kühlmittels
zu verbessern, das in den mehreren Rohren eines Verdampfers einer
Klimaanlage strömt,
bei welcher ein Luftdurchlass durch Lufttrennwände in einen ersten Luftdurchlass
und einen zweiten Luftdurchlass unterteilt ist.
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Gelöst wird
diese Aufgabe durch eine Klimaanlage mit den Merkmalen des Anspruchs
1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung weist der Verdampfer mehrere im Querschnitt
ovale Rohre, die parallel angeordnet sind, und einen Tankabschnitt,
der an einem Ende der Rohre vorgesehen ist, auf; die mehreren Rohre
sind an einer zum Beispiel durch eine Trennplatte im Tankabschnitt
gebildeten Abgrenzung in mehrere Rohrgruppen getrennt; und die Lufttrennwand
ist entlang einem Rohr der mehreren Rohre angeordnet, das sich in
der Nähe der
Abgrenzung befindet.
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Zwei
unterschiedliche Luftzustände
(Innenluft und Außenluft)
treten damit durch eine Rohrgruppe nicht parallel hindurch, wodurch
die Verteilung der Kühlmittelstrommenge
in den Rohren, die zu der einen Rohrgruppe gehören, vergleichmäßigt wird.
Die Lufttemperaturverteilung luftstromabwärts vom Verdämpfer wird
damit vergleichmäßigt und
der Kühlwirkungsgrad
des Verdämpfers
erhöht.
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In Übereinstimmung
mit einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die Rohre
in eine ungerade Anzahl von Rohrgruppen unterteilt. Dadurch ist
das am Rand liegende Rohr bzw. das Grenzrohr im zentralen Abschnitt
des Luftdurchlasses angeordnet, wodurch die Lufttrennwände am zentralen
Abschnitt des Luftdurchlasses angeordnet sind. Der Luftwiderstand
im ersten Luftdurchlass und der Luftwiderstand im zweiten Luftdurchlass
werden damit aneinander angeglichen bzw. vergleichmäßigt.
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In Übereinstimmung
mit einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird, wenn eine
Betriebsart gewählt
ist, bei welcher Luft aus einem Fußluftauslass und einem Entfrosterluftauslass
gleichzeitig ausgetragen wird, Innenluft von dem Fußluftauslass durch
den ersten Luftdurchlass und Außenluft
von dem Entfrosterluftauslass durch den zweiten Luftdurchlass ausgetragen.
Die Innenluft wird damit wieder umgewälzt, um erneut erhitzt und
in die Fahrgastzelle durch den Fußluftauslass zum Heizen ausgetragen
zu werden. Dadurch wird die Heizlufttemperatur hoch und der Heizwirkungsgrad
verbessert. Außenluft
niedriger Feuchtigkeit wird hingegen in Richtung auf die Innenseite
der Windschutzscheibe durch den Entfrosterluftauslass ausgetragen,
so dass verhindert wird, dass die Windschutzscheibe beschlägt.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert; es
zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht der Vorderseite eines Verdampfers gemäß der ersten
Ausführungsform,
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2 eine
perspektivische Ansicht der Rückseite
eines Verdampfers gemäß der ersten
Ausführungsform,
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3 eine
Draufsicht einer Metallplatte zum Ausbilden eines Rohrs,
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4 eine
vergrößerte Ansicht
des Bereichs B in 1 und 2,
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5 eine
Querschnittsansicht entlang der Linie V-V in 1 und 2,
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6 eine
Kühlmittelströmungsstrecke
in dem Verdampfer gemäß der ersten
Ausführungsform,
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7 eine
perspektivische Ansicht der Anordnung des Verdampfers und der Lufttrennwände,
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8 eine
schematische Vorderansicht der Kühlmittelströmungsstrecke
in dem Verdampfer gemäß der ersten
Ausführungsform,
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9 eine
Lufttemperaturverteilung auf der luftstromabwärtigen Seite des Verdampfers
gemäß der ersten
Ausführungsform,
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10 eine
Lufttemperaturverteilung auf der luftstromabwärtigen Seite des Verdampfers
gemäß dem Stand
der Technik (eingangs genannte europäische Patentanmeldung),
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11 eine
schematische Vorderansicht der Kühlmittelströmungsstrecke
in dem Verdampfer gemäß der zweiten
Ausführungsform,
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12 eine
schematische Vorderansicht der Kühlmittelströmungsstrecke
in dem Verdampfer gemäß der dritten
Ausführungsform,
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13 eine
schematische perspektivische Ansicht der Kühlmittelströmungsstrecke in dem Verdampfer
gemäß der vierten
Ausführungsform,
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14 den
gesamten Aufbau des Luftdurchlasssystems in einer Klimaanlage für ein Fahrzeug,
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15 eine
perspektivische Ansicht des Verdampfers in der Klimaanlage von 14,
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16 eine
Querschnittsansicht eines Hauptteils des Verdampfers in 15,
und
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17 eine
schematische Vorderansicht der Kühlmittelströmungsstrecke
in dem Verdampfer gemäß dem Stand
der Technik (einleitend genannte europäische Patentanmeldung).
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Der
gesamte Aufbau des Luftdurchlasssystems einer Klimaanlage für ein Fahrzeug
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
entspricht dem Aufbau dieses Systems in der Klimaanlage von 14. Ein
Luftdurchlassaufbau um einen Verdampfer 1 gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
wird nunmehr näher
erläutert.
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Der
Verdampfer 1 ist in einer Kühleinheit 72 angeordnet
(siehe 14). Eine Rohrverbindung 8 ist
auf der linken Seite des Verdampfers 1 in 1 vorgesehen.
Das Auslassrohr eines (nicht gezeigten) temperaturempfindlichen
Expansionsventils ist mit dem Kühlmitteleinlassrohr 8a der
Rohrverbindung 8 verbunden. Ein Niedrigtemperatur- und
Niedrigdruck-Gasflüssigkeitsphasenkühlmittel,
welches durch das Expansionsventil druckreduziert und expandiert
worden ist, strömt
in das Kühlmitteleinlassrohr 8a.
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Der
Verdampfer 1 umfasst einen Heizwärmetauscherabschnitt 3.
Der Heizwärmetauscherabschnitt 3 ist
aus mehreren Rohren 2 aufgebaut, die parallel angeordnet
sind und einen Wärmetausch zwischen
dem Kühlmittel,
das innerhalb des Rohrs 2 strömt, und Luft ausführt, die
außerhalb
des Rohrs 2 strömt.
In 1 und 2 bezeichnet ein Pfeil A die Luftströmungsrichtung.
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Das
Rohr 2 besteht aus einem Paar von Metallplatten 4,
die aufeinanderzuweisen. Als Metallplatte 4 wird ein Lötblech (Dicke
etwa 0,4 bis 0,6 mm) verwendet durch Plattieren bzw. Aufweiten von
Aluminiumlötmaterial
(beispielsweise A4000) auf die zwei Oberflächen eines Metallkernmaterials
(beispielsweise A3000) erhalten, und das Lötblech wird in die in 3 gezeigte
Form geformt. Der Wärmetauschabschnitt 3 wird
durch Laminieren bzw. Schichten der großen Anzahl von Rohren 2 und
Vereinigen derselben durch Löten
gebildet. Innerhalb des Rohrs 2 ist ein luftstromaufwärtiger Kühlmitteldurchlass 2a und
ein luftstromabwärtiger
Kühlmitteldurchlass 2b parallel
zur Längsrichtung
der Metallplatte 4 gebildet.
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Die
Metallplatte 4 in 3 ist eine
dünne Platte
zum Bilden des Rohrs 2. Sowohl am oberen wie am unteren
Ende der Metallplatte 4 sind ein oberer Einlasstankabschnitt 43 und
ein unterer Einlasstankabschnitt 44 mit einem Verbindungsloch 41 bzw. 42 gebildet.
In ähnlicher
Weise sind ein oberer Auslasstankabschnitt 47 und ein unterer
Auslassankabschnitt 48 mit einem Verbindungsloch 45 bzw. 46 gebildet.
Die Verbindungslöcher 41 und 42 stellen eine
Verbindung der luftstromabwärtigen
Kühlmitteldurchlässe 2b jeder
Metallplatte 4 miteinander her, und die Verbindungslöcher 45 und 46 stellen
eine Verbindung der luftstromaufwärtigen Kühlmitteldurchlässe 2a jeder
Metallplatte 4 miteinander her. Diese Tankabschnitte 43, 44, 47 und 48 sind
durch einen säulenförmigen Vorsprungabschnitt
ellipsenförmigen
Querschnitts gebildet, der in Richtung auf die Außenseite
der Metallplatte 4 vorsteht. Die Querschnittsflächen der
Einlasstankabschnitte 43 und 44 sind kleiner gewählt als
diejenigen der Auslasstankabschnitte 47 und 48.
In der Metallplatte 4 ist eine zentrale Rippe 49 gebildet,
welche die Metallplatte 4 in einen luftstromaufwärtigen Kühlmitteldurchlass 2a und
einen luftstromabwärtigen
Kühlmitteldurchlass 2b trennt.
Die Breitenabmessung bzw. Breite des luftstromaufwärtigen Kühlmitteldurchlasses 2a entspricht
derjenigen des luftstromabwärtigen
Kühlmitteldurchlasses 2b.
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In
dem Wärmetauschabschnitt 3 ist
eine gewellte Rippe bzw. Kühlrippe 7 zwischen
den benachbarten Rohren 2 vorgesehen. Die Kühlrippe 7 vergrößert die
Wärmeübertragungsfläche in dem
Luftströmungspfad
des Wärmetauschabschnitts 3.
Die Kühlrippe 7 ist
aus Aluminium bzw. einem Aluminiumrohling (beispielsweise A3003)
gebildet, das bzw. der nicht mit Aluminiumlötmaterial beschichtet ist und
in Wellenform gebildet ist.
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An
einem Ende des Wärmetauschabschnitts 3 (in 1 das
linke Ende bzw. in 2 das rechte Ende) sind eine
Seitenplatte 9 und eine Endplatte 10 vorgesehen.
Die Endplatte 10 ist mit der Seitenplatte 9 verbunden.
Am anderen Ende des Wärmetauschabschnitts 3 (dem
rechten Ende in 1 bzw. dem linken Ende in 2)
sind eine Seitenplatte 11 und eine Endplatte 12 vorgesehen.
Die Endplatte 12 ist mit der Seitenplatte 11 verbunden.
Diese Seiten- und Endplatten 9, 10, 11 und 12 sind
aus demselben Lötblech
wie die Metallplatte 4 gebildet. Die Dicke dieser Platten 9, 10, 11 und 12 ist
dicker gewählt
als diejenige der Metallplatte 4 und beträgt beispielsweise
1,0 bis 1,6 mm, um ausreichend Festigkeit bereitzustellen.
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Die
Endplatte 10 (12) ist mit mehreren Vorsprungabschnitten 10a (12a)
versehen, die in Richtung zur Außenseite des Wärmetauschabschnitts 3 vorstehen,
wie in 4 und 5 gezeigt. Die Vorsprungabschnitte 10a (12a)
sind im Querschnitt rechteckig gebildet, wie in 5 gezeigt,
und parallel zur Längsrichtung
der Endplatte 10 (12) angeordnet. Kühlmitteldurchlässe 13 (15)
(Fluiddurchlass) sind zwischen den Vor sprungabschnitten 10a (12a)
und der flachen bzw. ebenen Oberflächen der Seitenplatte 9 (11)
vorgesehen.
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Zwischen
den Vorsprungabschnitten 10a (12a) sind benachbart
zueinander Verbindungsabschnitte 10b (12b) vorgesehen,
die in Längsrichtung der
Endplatten 10 (12) sich mit ihrer Längsabmessung
erstrecken. Die Verbindungsabschnitte 10a (12a)
sind mit den flachen bzw. ebenen Oberflächen der Seitenplatte 9 (11)
verbunden.
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An
den oberen und unteren Enden der Seitenplatte 11 sind ein
oberer Tankabschnitt 11a und ein unterer Tankabschnitt 11b gebildet.
Jeder Tankabschnitt 11a und 11b ist als ovaler
konkaver Abschnitt gebildet, der sich mit seiner Längserstreckung in
der Breitenrichtung der Seitenplatte 11 erstreckt. Sowohl
im oberen Tankabschnitt 11a wie im unteren Tankabschnitt 11b sind
ein Verbindungsloch 11c und ein Verbindungsloch 11d gebildet.
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Das
untere Ende des Kühlmitteldurchlasses 13 steht
in Verbindung mit dem Verbindungsloch 42 im unteren Einlassankabschnitt 44 durch
das Verbindungsloch 11d des unteren Tankabschnitts 11b.
Das obere Ende des Kühlmitteldurchlasses 13 steht
in Verbindung mit dem Verbindungsloch 45 im oberen Auslasstankabschnitt 47 durch
das Verbindungsloch 11c im oberen Tankabschnitt 11a.
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Die
Seitenplatte 9 hat im Wesentlichen dieselbe Form wie die
Seitenplatte 11. In der Endplatte 10, wie in 1 gezeigt,
ist der Vorsprungabschnitt 10a unterhalb der Rohrverbindung 8 gebildet
und ein Stufenabschnitt 10c ist über der Rohrverbindung 8 gebildet.
Der Stufen- bzw. Bühnen-
bzw. Sockelabschnitt 10c ist als ovaler konvexer Abschnitt
gebildet.
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Zwischen
der Innenseite des Stufenabschnitts 10c und der Seitenplatte 9 ist
ein Kühlmitteldurchlass 14 (siehe 6)
vorgesehen. Der Vorsprungabschnitt 10a und der Stufenabschnitt 10c sind
derart angeordnet, daß das
Kühlmittel
im Kühlmitteldurchlass 15 und
das Kühlmittel
im Kühlmitteldurchlass 14 nicht
miteinander in Verbindung stehen.
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Der
Kühlmitteldurchlass 14 steht
in Verbindung mit dem Verbindungsloch 45 im oberen Auslasstankabschnitt 47 durch
das (nicht gezeigte) Verbindungsloch im Auslasstankabschnitt 9a der
Seitenplatte 9 und mit dem Kühlmittelauslassrohr 8b der Rohrverbindung 8.
Das obere Ende des Kühlmitteldurchlasses 15 steht
in Verbindung mit dem Kühlmitteleinlassrohr 8a der
Rohrverbindung 8, während
das untere Ende des Kühlmitteldurchlasses 15 in
Verbindung mit dem Verbindungsloch 42 im unteren Einlasstankabschnitt 44 durch
das (nicht gezeigte) Verbindungsloch im Einlasstankabschnitt 9b der
Seitenplatte 9 steht.
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Die
Formen bzw. Gestalten des Auslasstankabschnitts 9a und
des Einlasstankabschnitts 9b sind dieselben wie diejenigen
der oberen und unteren Tankabschnitte 11a und 11b der
Seitenplatte 11.
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Die
Rohrverbindung 8 besteht aus Aluminium bzw. einem Aluminiumrohling
(beispielsweise A6000) und das Kühlmitteleinlassrohr 8a und
das Kühlmittelauslassrohr 8b sind
mit der Rohrver bindung 8 integral bzw. gemeinsam gebildet.
Jeder Endabschnitt des Kühlmitteleinlassrohrs 8a und
des Kühlmittelauslassrohrs 8b sind
in das (nicht gezeigte) Loch der Endplatte 10 eingesetzt
und an diesem durch Löten
befestigt. Mit dem Kühlmitteleinlassrohr 8a ist
das auslassseitige Kühlmittelrohr
des Expansionsventils verbunden, während mit dem Kühlmittelauslassrohr 8b ein
Verdichteransaugrohr verbunden ist, welches das Gasphasenkühlmittel,
das durch den Verdampfer 1 verdampft ist, in den Verdichter
einleitet.
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6 zeigt
eine schematische perspektivische Ansicht der Kühlmitteldurchlassstrecke im
Verdampfer 1 die der Ansicht von 2 entspricht.
An einer vorbestimmten Position innerhalb des unteren Einlasstankabschnitts 44 ist
eine erste Trennplatte 51 angeordnet, während an der vorbestimmten
Position innerhalb des oberen Auslasstankabschnitts 47 eine zweite
Trennplatte 52 angeordnet ist. Die erste Trennplatte 51 ist
durch Verschließen
des Verbindungslochs 42 im unteren Einlasstankabschnitt 44 der
Metallplatte 4 gebildet. Die zweite Trennplatte 52 ist
durch Verschließen
des Verbindungslochs 45 im oberen Auslassttankabschnitt 47 der
Metallplatte 4 gebildet.
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Durch
Bereitstellen der ersten Trennplatte 51 ist der untere
Einlasstankabschnitt 44 in dem Wärmetauschabschnitt 3 in
einen ersten Einlasstankabschnitt ”a” und einen zweiten Einlasstankabschnitt ”b” unterteilt.
Durch Bereitstellen der zweiten Trennplatte 52 ist der
obere Auslasstankabschnitt 47 in einen ersten Auslasstankabschnitt ”c” und einen
zweiten Auslasstankabschnitt ”d” unterteilt.
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In Übereinstimmung
mit dem vorstehend erläuterten
Aufbau strömt
das Kühlmittel
innerhalb des Verdampfers 1 in Übereinstimmung mit folgender Strecke:
Kühlmitteinlassrohr 8a → Kühlmitteldurchlass 15 → erster
Einlasstankabschnitt ”a” → luftstromabwärtige Kühlmitteldurchlässe 2b → oberer
Einlasstankabschnitt 43 → luftstromabwärtige Kühlmitteldurchlässe 2b → zweiter
Einlasstankabschnitt ”b” → Kühlmitteldurchlass 13 → erster
Auslasstankabschnitt ”c” → luftstromaufwärtige Kühlmitteldurchlässe 2a → unterer
Auslasstankabschnitt 48 → luftstromaufwärtige Kühlmitteldurchlässe 2a → zweiter
Auslasstankabschnitt ”d” → Kühlmittelauslass 14 → Kühlmittelauslassrohr 8b.
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Auf
diese Weise wird die Temperatur der Luft, die in Richtung des Pfeils
A auf der stromabwärtigen
Seite des Verdampfers 1 strömt, im gesamten Bereich des
Wärmetauschabschnitts 3 vergleichmäßigt.
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Bei
dem vorstehend erläuterten
Verdampfer 1 sind an der Außenseite der gewellten Kühlrippe 7, die
an beiden Enden des Wärmetauschabschnitts 3 angeordnet
ist, die Kühlmitteldurchlässe 13, 14 und 15 gebildet.
Die Wärme,
die von der gewellten Kühlrippe 7 freikommt
bzw. abgegeben wird, die an den beiden Enden des Wärmetauschabschnitts 3 angeordnet
ist, wird damit durch das Kühlmittel
im Rohr 2 und die Kühlmitteldurchlässe 13, 14 und 15 derart
absorbiert, dass der Wärmeübertragungswirkungsgrad verbessert
ist.
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Wie
aus vorstehender Erläuterung
der Kühlmittelströmungsstrecke
im Verdampfer 1 auf Grundlage von 6 hervorgeht, sind
die Rohre 2 in Stapelrichtung (Rechts/Linksrichtung in 1 und 2 bzw.
Querrichtung) in eine erste Rohrgruppe ➀ und eine zweite
Rohrgruppe ➁ unterteilt.
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7 zeigt
einen vollständigen
Verdampfer 1 mit Lufttrennwänden 93 und 94.
Der Pfeil ➀ bezeichnet die erste Rohrgruppe, während der
Pfeil ➁ die zweite Rohrgruppe bezeichnet. In 7 ist
lediglich die Trennplatte 52 im oberen Auslasstankabschnitt 47 gezeigt,
während
die Darstellung der Trennplatte 51 im unteren Einlasstankabschnitt 44 aus
Gründen
der Klarheit weggelassen ist.
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In 7 grenzen
die Rohre 20a und 20b an die Grenze zwischen der
ersten Rohrgruppe ➀ und der zweiten Rohrgruppe ➁ an.
In Übereinstimmung mit
dieser Ausführungsform
sind die Lufttrennwände 93 und 97 entlang
dem Rohr 20b angeordnet, welches zur zweiten Rohrgruppe ➁ gehört.
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Wie
aus dem Aufbau des Kühlmitteldurchlasses
gemäß 8 hervorgeht,
sind die zur ersten Rohrgruppe ➀ gehörenden Rohre g bis k in einem ersten
Luftdurchlass 96 angeordnet, durch welche die Innenluft
strömt,
während
die zur zweiten Rohrgruppe ➁ gehörenden Rohre a bis f in einem
zweiten Luftdurchlass 97 angeordnet sind, durch welche
die Außenluft
strömt.
Da das Kühlmittel,
das in den zur ersten Rohrgruppe ➀ gehörenden Rohren g bis k strömt, lediglich
mit der Innenluft einen Wärmetausch ausführt, ist
die Wärmelast
des Kühlmittels,
das in den Rohren g bis k strömt,
gleich bzw. in jedem Rohr gleich. Da in ähnlicher Weise das Kühlmittel,
das in den zur zweiten Rohrgruppe ➁ gehörenden Rohren a bis f strömt, ausschließlich einen
Wärmetausch
mit der Außenluft
ausführt,
ist die Wärmelast
des Kühlmittels,
das in den Rohren a bis f strömt,
gleich bzw. in jedem Rohr gleich.
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Auf
diese Weise ist der Trockenheitsgrad des Kühlmittels, das in jedem Rohr
g bis k strömt,
im Wesentlichen gleich bzw. gleichmäßig, wodurch der Kühlmitteldruckverlust
in jedem Rohr g bis k im Wesent1ichen gleichmäßig ist. In ähnlicher
Weise ist der Trocknungsgrad bzw. Trockenheitsgrad des Kühlmittels,
das in jedem Rohr a bis f strömt,
im Wesentlichen gleich bzw. gleichmäßig, wodurch der Druckverlust
des Kühlmittels
in jedem Rohr a bis f im Wesentlichen gleich bzw. gleichmäßig ist.
Das Kühlmittel
wird damit zu jedem Rohr g bis k oder a bis f gleichmäßig verteilt,
so dass die Verteilung der Lufttemperatur auf der stromabwärtigen Seite
des Verdampfers 1 sowohl im ersten Luftdurchlass 96 wie
im zweiten Luftdurchlass 97 gleich bzw. gleichmäßig ist. Die
Verteilung der Temperatur der Luft, die in die Fahrgastzelle ausgetragen
wird, ist damit gleich bzw. gleichmäßig. Zu diesem Zeitpunkt wird
der Wärmetausch
im gesamten Verdampfer wirksam ausgeführt und das Kühlvermögen des
Verdampfers 1 ist verbessert. In 1 und 2 bezeichnen
die Bezugsziffern 60 und 61 einen Draht, welcher
den zusammengebauten Zustand des Verdampfers 1 gewährleistet,
wenn bzw. während
der Verdampfer 1 gelötet bzw.
zusammengelötet
wird.
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9 zeigt
das Verteilungstestergebnis der Lufttemperatur auf der stromabwärtigen Seite
des Verdampfers 1 gemäß der vorliegenden
Ausführungsform.
Die Abmessung und der Aufbau des Verdampfers 1 von 9 entspricht
demjenigen des Wärmetauschabschnitts 3 des
Verdampfers 1 in 7 und 8.
Experimentell wurde die Temperatur der Innenluft, die durch den
ersten Luftdurchlass 96 strömt, auf 25°C festgesetzt, und die Feuchtigkeit der
Innenluft wurde auf 40% RH festgelegt, die Temperatur der Außenluft,
die durch den zweiten Luftdurchlass 97 strömt, wurde
auf 0°C
festgelegt und die Feuchtigkeit der Außenluft wurde auf 90% RH festgelegt.
Die Luftströmungsmenge
im ersten Luftdurchlass 96 und diejenige im zweiten Luftdurchlass 97 wurden
auf jeweils 150 m3/h festgelegt.
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Wie
in 9 gezeigt, ist die Lufttemperatur im ersten Luftdurchlass 96 auf
einen Bereich von 0°C bis
4°C beschränkt, während die
Temperatur im zweiten Luftdurchlass 97 auf einen Bereich
von –2°C bis 2°C beschränkt ist.
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10 zeigt
das Verteilungstestergebnis des Verdampfers 1 in Übereinstimmung
mit der in 17 gezeigten Anordnung gemäß dem Stand
der Technik (entsprechend der eingangs genannten europäischen Patentanmeldung).
Bei diesem Verdampfer 1 sind die Lufttrennwände 93 und 94 in
der Mitte bzw. im Zentrum der zweiten Rohrgruppe ➁ angeordnet,
um den Luftdurchlass im Verdampfer 1 in den ersten Luftdurchlass 96 und
den zweiten Luftdurchlass 97 zu unterteilen. In Übereinstimmung
mit diesem Verdampfer 1, in der zweiten Rohrgruppe ➁, wird
die Differenz zwischen der Kühlmittelströmungsmenge
in den Rohren, die im ersten Luftdurchlass 96 angeordnet
sind, und derjenigen in den Rohren, die im zweiten Luftdurchlass 97 angeordnet
sind, groß. Der
Bereich der Lufttemperatur auf der luftstromabwärtigen Seite des Verdampfers
ist auf 2°C
bis 12°C verteilt.
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Gemäß einer
zweiten Ausführungsform
sind eine Trennwand 1c im unteren Tankabschnitt 1a und eine
Trennwand 1d im oberen Tankabschnitt 1b vorgesehen,
um mehrere Rohre in dem Wärmetauschabschnitt 3 in
drei Rohrgruppen ➀ bis ➂ zu unterteilen. Entlang
dem Rohr 20a, das auf am linken Ende der zweiten Gruppe ➁ angeordnet
ist, sind Lufttrennwände 93b und 94b auf
der unteren Hälftenseite
des Wärmetauschabschnitts 3 angeordnet
und entlang dem Rohr 20b, das am rechten Ende der zweiten
Rohrgruppe ➁ angeordnet ist, sind Lufttrennwände 93c und 94c auf
der unteren Hälftenseite
des Wärmetauschabschnitts 3 angeordnet.
Verbindungswände 93a und 94a sind
im Zentrum der zweiten Rohrgruppe ➁ so angeordnet, daß sie die
oberen Enden der Lufttrennwände 93b und 94b mit
den unteren Enden der Lufttrennwände 93c und 94c verbinden.
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In Übereinstimmung
mit der zweiten Ausführungsform
führt in
der zweiten (zentralen) Rohrgruppe ➁ an der unteren Hälftenseite
des Wärmetauschabschnitts 3 das
Kühlmittel
einen Wärmetausch mit
der Außenluft
durch, während
an der unteren Hälftenseite
des Wärmetauschabschnitts 3 das
Kühlmittel
Wärmetausch
mit der Innenluft durchführt.
Die Wärmelast
des Kühlmittels,
das in den Rohren 2 strömt,
die zur zweiten Rohrgruppe ➁ gehören, ist gleichmäßig. Die
Kühlmittelströmungsmenge
in den Rohren 2 ist damit gleichmäßig und die Lufttemperaturverteilung
auf der stromabwärtigen
Seite des Verdampfers 1 ist gleichmäßig gemacht.
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Selbst
dann, wenn die Rohre 2 in eine ungeradzahlige Anzahl von
Gruppen, beispielsweise in die drei Gruppen ➀ bis ➂ unterteilt
ist, sind auf diese Weise die Luftströmungsoberflächenbereiche des ersten Luftdurchlasses 96 und
des zweiten Luftdurchlasses 97 zueinander gleich.
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In Übereinstimmung
mit einer dritten Ausführungsform
sind die Rohre 2 in vier Rohrgruppen ➀ bis ➃ unterteilt.
Das heißt,
zwei Trennplatten 1c und 1e sind im oberen Tankabschnitt 1a angeordnet,
und eine Trennplatte 1d ist an der zentralen Stelle im
unteren Tankabschnitt 1b angeordnet.
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Selbst
dann, wenn die Rohre 2 in vier Rohrgruppen unterteilt sind,
können
die Lufttrennwände 93 und 94,
weil die Rohre 2 in eine ungeradzahlige Anzahl von Gruppen
unterteilt sind, im Zentrum des Wärmetauschabschnitts 3 angeordnet
werden. Die Luftströmungsoberflächenbereiche
des ersten Luftdurchlasses 96 und des zweiten Luftdurchlasses 97 sind
damit zueinander gleich.
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In Übereinstimmung
mit einer vierten Ausführungsform
unterscheidet sich die Kühlmittelströmungsstrecke
im Verdampfer 1 von derjenigen bei den ersten bis dritten
Ausführungsformen.
Das heißt, der
Kühlmitteldurchlass
in jedem Rohr 2 ist derart gebildet, daß das Kühlmittel am unteren Ende des Rohrs 2 eine
U-Kehre ausführt.
Am oberen Ende des Wärmetauschabschnitts 3 sind
ein luftstromaufwärtiger
Tankabschnitt 1f und ein luftstromabwärtiger Tankabschnitt 1g parallel
vorgesehen. Diese Tankabschnitte 1f und 1g erstrecken
sich mit ihren Längsab messungen
in Breitenrichtung des Wärmetauschabschnitts 3 und
stehen mit jedem Rohr 2 in Verbindung.
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In
dem luftstromaufwärtigen
Tankabschnitt 1f ist an zentraler Stelle eine Trennplatte 1h angeordnet.
Durch Anordnen dieser Trennplatte 1h sind die Rohre 2 in
eine erste Rohrgruppe ➀ und eine zweite Rohrgruppe ➁ unterteilt.
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Wie
durch einen Pfeil in 13 bezeichnet, strömt das Kühlmittel
vom Kühlmitteleinlassrohr 8a zum
luftstromaufwärtigen
Tankabschnitt 1f und abwärts innerhalb der Rohre 2,
die zur ersten Rohrgruppe gehören.
Das Kühlmittel
führt am
unteren Ende der Rohre 2 eine U-Kehre durch und strömt in Aufwärtsrichtung
in den Rohren 2 des luftstromabwärtigen Tankabschnitts 1g auf
seiten des Innenluftdurchlasses 96 (rechte Seite in 13).
Im luftstromabwärtigen
Tankabschnitt 1g ist keine Trennwand vorgesehen, so dass
das Kühlmittel
im luftstromabwärtigen
Tankabschnitt 1g auf seiten des Außenluftdurchlasses 97 strömt (linke
Seite in 13). Das Kühlmittel strömt innerhalb
der Rohre 2, die zur zweiten Rohrgruppe ➁ gehören, abwärts und
führt am
unteren Ende der Rohre 2 eine U-Kehre aus. Daraufhin strömt das Kühlmittel
in Aufwärtsrichtung
innerhalb der Rohre 2 des luftstromaufwärtigen Tankabschnitts 1f auf
der Seite des Außenluftdurchlasses 97 (linke Seite
in 13), und sie strömt aus dem Kühlmittelauslassrohr 8b heraus.
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In Übereinstimmung
mit der vierten Ausführungsform
ist durch Anordnen der Lufttrennwände 93 und 94 entlang
dem Rohr 20b angrenzend an die Grenze zwischen der ersten
Rohrgruppe ➀ und der zweiten Rohrgruppe ➁, d.
h. der Trennplatte 1h, derselbe Wirkungsgrad wie bei der
ersten und dritten Ausführungsform
bereitgestellt.
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Bei
den vorstehend angeführten
Ausführungsformen
sind die Lufttrennwände 93 und 94 entlang
dem Rohr 20a oder 20b angeordnet, angrenzend an
die Grenze zwischen der ersten Rohrgruppe ➀ und der zweiten
Rohrgruppe ➁. Wenn jedoch die Lufttrennwände 93 und 94 entlang
dem anderen Rohr 2 angeordnet sind, welches sich an die
Rohre 20a oder 20b anschließt bzw. an diese stößt, ist
der Wirkungsgrad der Kühlmittelverteilungsgleichmäßigkeit
nahezu derselbe wie bei den vorstehend angeführten Ausführungsformen. Die vorliegende
Erfindung ist nicht auf die Anordnung und Lage der Trennwände 93 und 94,
genau entsprechend denjenigen der Rohre 20a oder 20b,
beschränkt.
Vielmehr können
die Lufttrennwände 93 und 94 entlang
dem Rohr 2 angeordnet sein, welches an das Grenzrohr 20a oder 20b angrenzt.