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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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1. Gebiet
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Schichtenwärmetauscher gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1, welcher vorzugsweise als ein Wärmetauscher, wie ein Verdampfer
für die
Verwendung bei einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage, benutzt wird.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Herkömmlich ist
ein so genannter Schichtenwärmetauscher
als ein Verdampfer für
die Verwendung bei einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage wohl bekannt.
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Ein
Wärmetauscher
der eingangs erwähnten
Art ist aus
US 4,589,265 bekannt.
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Wie
in 23 bis 25 gezeigt ist, weist der
Verdampfer einen Kern 1 auf, der eine Mehrzahl von Rohrelementen 2 aufweist,
die in ihrer Dicken-Richtung geschichtet sind. Jedes Rohrelement
ist durch Kuppeln eines Paares plattenförmig ausgebildeter Platten 5 und 5 in
einer einander gegenüberliegenden
Weise gebildet. In dem Zwischenabschnitt des Rohrelements 2 sind
zwei Kühlmittelpassagen 3a und 3b,
die sich in die Richtung der Höhe
des Kerns 1 erstrecken, parallel zueinander ausgebildet,
wobei eine der Kühlmittelpassagen 3b an der
Vorderseite des Kerns 1 und die andere 3a an der
Rückseite
des Kerns 1 angeordnet sind. An dem oberen und dem unteren
Endabschnitt des Rohrelements 2 sind Tankabschnitte 4a und 4b ausgebildet,
die mit der entsprechenden Kühlmittelpassage 3a bzw. 3b in
Verbindung stehen.
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Ferner
sind bei dem Verdampfer die einander benachbarten Rohrelemente 2 über die
vorbestimmten Tankabschnitte 4a und 4b miteinander
verbunden, wodurch eine erste Passage P1, eine zweite Passage P2, eine
dritte Passage P3 und eine vierte Passage P4 an dem hinteren linken
Abschnitt, dem hinteren rechten Abschnitt, dem vorderen rechten
Abschnitt bzw. dem vorderen linken Abschnitt des Kerns 1 ausgebildet
sind. Zwischen der zweiten Passage P2 und der dritten Passage P3
sind die oberen Tankabschnitte 4a und 4b jedes Rohrelements 2 miteinander
verbunden, um einen Wendeabschnitt T zu bilden.
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Das
in die oberen Tankabschnitte 4a der ersten Passage P1 hinein
geströmte
Kühlmittel
strömt
nach unten durch die erste Passage P1 hindurch, um die unteren Tankabschnitte 4a zu
erreichen. Dann wird das Kühlmittel
in die unteren Tankabschnitte 4a der zweiten Passage P2
hinein geleitet und strömt
dann nach oben durch die zweite Passage P2 hindurch, um die oberen
Tankabschnitte 4a zu erreichen. Danach wird das Kühlmittel über den
Wendeabschnitt T zwischen der zweiten Passage P2 und der dritten
Passage P3 in den oberen Tankabschnitt 4b der dritten Passage
P3 hinein geleitet. Anschließend
strömt
das Kühlmittel
nach unten durch die dritte Passage P3 hindurch, um den unteren
Tankabschnitt 4b der dritten Passage P3 zu erreichen, und wird
dann in den unteren Tankabschnitt 4b der vierten Passage
P4 hinein geleitet. Dann strömt
das Kühlmittel nach
oben durch die vierte Passage P4 hindurch und strömt über die
oberen Tankabschnitte 4b aus dem Verdampfer heraus.
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Unterdessen
tauscht das Kühlmittel
während
des Durchgangs durch jede Passage P1 bis P4 hindurch Wärme mit
der Luft, die durch den Kern 1 hindurch von dessen Vorderseite
zu der Rückseite
hin gelassen wird, um durch Absorbieren von Wärme aus der Luft verdampft
zu werden.
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Bei
dem oben erwähnten
herkömmlichen
Verdampfer strömt,
wie in 24 und 25 gezeigt ist, wenn das
Kühlmittel
von den unteren Tankabschnitten 4a der ersten Passage P1
in die unteren Tankabschnitte 4a der zweiten Passage P2
hinein geleitet wird, das Kühlmittel
durch die unteren Tankabschnitte 4a der zweiten Passage
P2 hindurch zu der anderen Seite hin (d.h. in die in 24 gezeigte Rechts-Richtung R). Folglich tendiert
das Kühlmittel,
wegen der Fließfähigkeit
und/oder der Trägheit
des Kühlmittels
durch den rechtsseitigen Bereich der zweiten Passage P2 hindurch
zu treten, wie durch die schrägen
Linien in 25 gezeigt
ist. Dann wird das vorbelastete Kühlmittel in den Wendeabschnitt
T zwischen der zweiten Passage P2 und der dritten Passage P3 hinein
geleitet, um die dritte Passage P3 zu erreichen. In der dritten
Passage P3 steigt der vorbelastete Zustand des Kühlmittelstroms weiter an. Dies
verhindert einen effizienten Wärmeaustausch
in dem gesamten Bereich der dritten Passage P3, woraus eine Verschlechterung
der Kühlleistung
resultiert.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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In
Anbetracht der obigen Hintergründe
ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Schichtenwärmetauscher
der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher einen vorbelasteten
Kühlmittelstrom
verhindern und die Kühlleistung
verbessern kann.
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Dies
wird durch einen Schichtenwärmetauscher
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht.
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Mit
diesem Schichtenwärmetauscher
gemäß der vorliegenden
Erfindung tritt, da der Kühlmittelstrom-Beschränkungsabschnitt
an dem Wendeabschnitt vorgesehen ist, das Kühlmittel in einer gleichmäßig verteilten
Weise durch den Wendeabschnitt hindurch, und dann wird das gleichmäßig verteilte
Kühlmittel
in die nachfolgende Passage hinein geleitet. Daher tritt das Kühlmittel
in einer gleichmäßig verteilten
Weise durch den gesamten Bereich der Passage hindurch, was die Wärmetauschfähigkeit
und Kühlfähigkeit
des Wärmetauschers
verbessert.
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Bei
einem herkömmlichen
Schichtenwärmetauscher
tendiert ein von dem einen Seitenende einer vorgegebenen Passage
geströmtes
Kühlmittel,
in einer vorbelasteten Weise durch die andere Seite der vorgegebenen
Passage hindurch zu strömen,
und strömt
dann in der vorbelasteten Weise durch einen Wendeabschnitt hindurch.
Daher ist es bei der vorliegenden Erfindung bevorzugt, dass die
vorgegebene Passage einen Kühlmittel-Einlassabschnitt
zum Einleiten eines Kühlmittels
dahinein aufweist, um an der einen Seite der vorgegebenen Passage
auf der ersten Seite des Kerns angeordnet zu sein, und dass der
Kühlmittelstrom-Beschränkungsabschnitt
an einem Seitenabschnitt des Wendeabschnitts auf der zweiten Seite
des Kerns vorgesehen ist. In diesem Falle wird, da der Kühlmittelstrom-Beschränkungsabschnitt
an einem Seitenabschnitt des Wendeabschnitts auf der zweiten Seite
des Kerns vorgesehen ist, der Kühlmittelstrom
an dem Seitenabschnitt des Wendeabschnitts durch den Kühlmittelstrom-Beschränkungsabschnitt
beschränkt,
was einen Kühlmittelstrom an
dem anderen Seitenabschnitt des Wendeabschnitts bewirkt. Folglich
kann das Kühlmittel
sicher und gleichmäßig in dem
Wendeabschnitt verteilt werden, was die Wärmetauscheffizienz des Wärmetauschers
verbessert.
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Überdies
ist es bei der vorliegenden Erfindung bevorzugt, die folgenden strukturellen
Merkmale anzuwenden, um den oben erwähnten Kühlmittelstrom-Beschränkungsabschnitt
leicht zu realisieren.
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Die
Beschränkungspassage
weist eine Halb-Beschränkungspassage,
welche einen Kühlmittelstrom teilweise
beschränkt,
und/oder eine Unterbrechungspassage auf, welche einen Kühlmittelstrom
unterbricht.
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Überdies
weist die Halb-Beschränkungspassage
die eine Hälfte
der Querschnittsfläche
der Freipassage auf.
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Ferner
bildet eine an einer Seite der vorgegebenen Passage auf der ersten
Seite des Kerns angeordnete Passage des Wendeabschnitts die Freipassage.
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Ferner
ist jedes der Mehrzahl von Rohrelementen mit zwei Kühlmittelpassagen
versehen, wobei die Kühlmittelpassagen
der Rohrelemente, die eine Hälfte
des Kerns auf der ersten Seite des Kerns bilden, eine erste Passage
und eine vierte Passage bilden, wobei die Kühlmittelpassagen der Rohrelemente,
die die andere Hälfte
des Kerns auf der zweiten Seite des Kerns bilden, eine zweite Passage
und eine dritte Passage bilden, und wobei der Wendeabschnitt zwischen
der zweiten Passage und der dritten Passage angeordnet ist. Wie
oben erwähnt,
kann die vorliegende Erfindung vorzugsweise an einem Schichtenwärmetauscher übernommen
werden, bei welchem zwei Kühlmittelpassagen
vorn und hinten angeordnet sind.
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Bei
der vorliegenden Erfindung, die auf diese Art von Schichtenwärmetauscher
angewendet wird, ist es bevorzugt, die folgenden strukturellen Merkmale
anzunehmen, um die Wärmetauscheffizienz
durch gleichmäßigere Verteilung
des Kühlmittels
zu verbessern.
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Der
Kühlmittelstrom-Beschränkungsabschnitt
ist an einem Teil des Wendeabschnitts auf der zweiten Seite des
Kerns vorgesehen.
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Ein
Teil des Wendeabschnitts bildet eine Beschränkungspassage, welche einen
Kühlmittelstrom
beschränkt,
und der verbleibende Teil des Wendeabschnitts bildet eine Freipassage,
welche einen Kühlmittelstrom
nicht beschränkt,
wobei die Beschränkungspassage
den Kühlmittelstrom-Beschränkungsabschnitt
bildet, und wobei die Beschränkungspassage
von einer zweiten Seite des Wendeabschnitts aus auf der zweiten Seite
des Kerns von einem ersten Rohrelement gebildet wird.
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Ferner
bildet ein Teil des Wendeabschnitts auf der ersten Seite des Kerns
die Freipassage.
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Überdies
ist das erste, das vierte und das fünfte Rohrelement, die den Wendeabschnitt
von dessen zweiter Seite aus auf der zweiten Seite des Kerns bilden,
jeweils mit dem Kühlmittelstrom-Beschränkungsabschnitt
versehen.
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Ferner
ist jedes der den Wendeabschnitt bildenden Rohrelemente mit dem
Kühlmittelstrom-Beschränkungsabschnitt
versehen.
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Überdies
ist ein erstes Rohrelement, das den Wendeabschnitt von dessen zweiter
Seite aus auf der zweiten Seite des Kerns bildet, mit dem Kühlmittelstrom-Beschränkungsabschnitt
versehen.
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Ferner
sind das erste, das zweite und das dritte Rohrelement von deren
zweiten Seite aus auf der zweiten Seite des Kerns jeweils mit dem
Kühlmittelstrom-Beschränkungsabschnitt
versehen.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung wird ausführlicher
beschrieben und aus der folgenden Beschreibung mit den beigefügten Zeichnungen
betrachtet besser verständlich,
in welchen:
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1 eine Vorderansicht eines
Verdampfers als ein Schichtenwärmetauscher
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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2 eine Draufsicht des Verdampfers
der ersten Ausführungsform
ist;
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3A eine Vorderansicht ist,
die eine Endplatte des Verdampfers der ersten Ausführungsform
zeigt;
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3B eine Vorderansicht ist,
die eine Seitenplatte des Verdampfers der ersten Ausführungsform zeigt;
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4 eine schematische perspektivische
Ansicht eines Kerns des Verdampfers der ersten Ausführungsform
ist;
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5 eine perspektivische Ansicht
ist, die einen Kühlmittelstrom
in dem Verdampfer der ersten Ausführungsform zeigt;
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6A eine perspektivische
Ansicht ist, die ein erstes (viertes) Rohrelement des Verdampfers
der ersten Ausführungsform
in einem auseinandergebauten Zustand zeigt;
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6B eine perspektivische
Ansicht ist, die ein erstes (viertes) Rohrelement des Verdampfers
der ersten Ausführungsform
in einem zusammengebauten Zustand zeigt;
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7 eine horizontale Querschnittsansicht
der oberen Tankabschnitte des ersten (vierten) Rohrelements des
Verdampfers der ersten Ausführungsform
ist;
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8A eine perspektivische
Ansicht ist, die ein zweites Rohrelement des Verdampfers der ersten Ausführungsform
in einem auseinandergebauten Zustand zeigt;
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8B eine perspektivische
Ansicht ist, die ein zweites Rohrelement des Verdampfers der ersten Ausführungsform
in einem zusammengebauten Zustand zeigt;
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9 eine horizontale Querschnittsansicht
der oberen Tankabschnitte des zweiten Rohrelements des Verdampfers
der ersten Ausführungsform
ist;
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10A eine perspektivische
Ansicht ist, die ein drittes Rohrelement des Verdampfers der ersten
Ausführungsform
in einem auseinandergebauten Zustand zeigt;
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10B eine perspektivische
Ansicht ist, die ein drittes Rohrelement des Verdampfers der ersten
Ausführungsform
in einem zusammengebauten Zustand zeigt;
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11 eine horizontale Querschnittsansicht
der oberen Tankabschnitte des dritten Rohrelements des Verdampfers
der ersten Ausführungsform
ist;
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12A eine perspektivische
Explosionsansicht eines Rohrelements ist, das an der Seite einer
ersten (vierten) Passage anzuordnen ist;
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12B eine perspektivische
Explosionsansicht eines Rohrelements ist, das an der Seite einer
zweiten (dritten) Passage anzuordnen ist;
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13 eine Draufsicht des Verdampfers
eines ersten erfinderischen Beispiels ist;
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14 eine perspektivische
Ansicht ist, die einen Kühlmittelstrom
in dem Verdampfer des ersten erfinderischen Beispiels zeigt;
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15 eine Draufsicht des Verdampfers
eines zweiten erfinderischen Beispiels ist;
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16 eine perspektivische
Ansicht ist, die einen Kühlmittelstrom
in dem Verdampfer des zweiten erfinderischen Beispiels zeigt;
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17 eine Draufsicht des Verdampfers
eines dritten erfinderischen Beispiels ist;
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18 eine perspektivische
Ansicht ist, die einen Kühlmittelstrom
in dem Verdampfer des dritten erfinderischen Beispiels zeigt;
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19 eine Draufsicht des Verdampfers
eines vierten erfinderischen Beispiels ist;
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20 eine perspektivische
Ansicht ist, die einen Kühlmittelstrom
in dem Verdampfer des vierten erfinderischen Beispiels zeigt;
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21 eine Draufsicht eines
Verdampfers eines Vergleichsbeispiels ist;
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22 eine perspektivische
Ansicht ist, die einen Kühlmittelstrom
in dem Verdampfer des Vergleichsbeispiels zeigt;
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23 eine perspektivische
Ansicht eines Rohrelements eines herkömmlichen Verdampfers ist;
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24 eine perspektivische
Ansicht ist, die einen Kühlmittelstrom
zeigt, der durch den herkömmlichen Verdampfer
hindurch tritt; und
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25 eine perspektivische
Ansicht ist, die einen Kühlmittelstrom
in dem herkömmlichen
Verdampfer zeigt.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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1 bis 5 zeigen einen Verdampfer für die Verwendung
bei einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage als ein Schichtenwärmetauscher
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Wie
in diesen Figuren gezeigt ist, weist dieser Verdampfer eine erste
Passage P1, eine zweite Passage P2, eine dritte Passage P3 und eine
vierte Passage P4 auf. Zwischen den oberen Abschnitten der zweiten und
dritten Passage P2 und P3 ist ein Wendeabschnitt T vorgesehen. Ein
Kühlmittel
strömt
nach unten durch die erste Passage P1 hindurch und strömt dann
nach oben durch die zweite Passage P2 hindurch. Dann wird das Kühlmittel über den
Wendeabschnitt T in die dritte Passage P3 hinein geleitet. Danach
strömt
das Kühlmittel
nach unten durch die dritte Passage P3 hindurch und strömt dann
nach oben durch die vierte Passage P4 hindurch.
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Der
Verdampfer weist einen Kern 10 mit einer Mehrzahl von plattenförmigen Rohrelementen 20 und einer
Mehrzahl von Rippen 11 auf, die aus gewellten Rippen hergestellt
sind. Die Rohrelemente 20 sind in ihrer Dicken-Richtung
(in der Rechts- und Links-Richtung in 1)
geschichtet, wobei die äußere Rippe 11 dazwischen
angeordnet ist.
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An
dem einen Seitenende (rechtes Seitenende in 1) der geschichteten Rohrelemente 20 ist
eine Seitenplatte 50 über
die äußere Rippe 11 angeordnet.
An dem anderen Seitenende (linkes Seitenende in 1) der geschichteten Rohrelemente 20 ist
eine Endplatte 60 über
die äußere Rippe 11 angeordnet.
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Wie
in 6 bis 11 gezeigt ist, ist jedes Rohrelement 20 durch
Kuppeln eines Paares von plattenförmig ausgebildeten Platten 31 und 32 gebildet,
die jeweils aus einem Aluminiumlötblech
in einer einander gegenüberliegenden
Weise hergestellt sind.
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Wie
in 2 gezeigt ist, weisen
die Rohrelemente 20 eine Mehrzahl von ersten Rohrelementen 21, welche
die linke Hälfte
des Kerns 10 oder die erste und die vierte Passage P1 und
P4 bilden, und eine Mehrzahl von zweiten bis vierten Rohrelementen 22, 23 und 24 auf,
welche die rechte Hälfte
des Kerns 10 oder die zweite und dritte Passage P2 und
P3 bilden.
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Wie
in 6 und 7 gezeigt ist, weist ein plattenförmig ausgebildete
Platte 31, die das erste Rohrelement 21 bildet,
in ihrem Zwischenbereich des Innenflächenabschnitts außer den
Längs-Endabschnitten
zwei ausgebuchtete Kühlmittelpassagenformabschnitte 25a und 25b auf,
welche sich in der Längsrichtung
des Rohrelements 21 erstrecken und parallel zueinander
in der Breiten-Richtung der geformten Platte 31 angeordnet
sind. Ferner weist die plattenförmig
ausgebildete Platte 31 an ihren Längs-Endabschnitten ausgebuchtete Tankabschnittsformabschnitte 26a und 26b auf,
welche mit den entsprechenden oben erwähnten ausgebuchteten Kühlmittelpassagenformabschnitten 25a und 25b verbunden
sind. Wie später
erwähnt
wird, sind außer bei
manchen plattenförmig
ausgebildeten Platten Verbindungsöffnungen 27 und 27 in
der Bodenwand der ausgebuchteten Tankabschnittsformabschnitte 26a und 26b ausgebildet.
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Das
oben erwähnte
Paar von plattenförmig
ausgebildeten Platten 31 und 31 sind über eine
innere Rippe (nicht gezeigt) in einer einander gegenüberliegenden
Weise miteinander gekuppelt, um das erste Rohrelement 21 zu
bilden, welches die linke Hälfte
des Kerns 10 bildet. Bei dem oben erwähnten Rohrelement 21 sind in
dessen innerem Zwischenbereich zwei sich in dessen Längsrichtung
erstreckende Kühlmittelpassagen 25a und 25b durch
Kuppeln der entsprechenden ausgebuchteten Kühlmittelpassagenformabschnitte 25a und 25b miteinander
ausgebildet. Ferner sind an dessen Längs-Endabschnitten Tankabschnitte 26a und 26b durch Kuppeln
der entsprechenden ausgebuchteten Tankabschnittsformabschnitte 26a und 26b miteinander
ausgebildet.
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Bei
der Erläuterung
dieser Ausführungsform
sind zur Vermeidung einer Verwechslung infolge zu vieler Bezugszeichen
die Kühlmittelpassage
und der ausgebuchtete Kühlmittelformabschnitt
mit demselben Bezugszeichen bezeichnet, und der Tankabschnitt und
der ausgebuchtete Tankabschnittsformabschnitt sind auch mit denselben
Bezugszeichen bezeichnet.
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Wie
oben erwähnt,
sind in der linken Hälfte
des Kerns 10 eine Gesamtzahl von acht Stück der oben erwähnten ersten
Rohrelemente 21 in deren Dicken-Richtung geschichtet. Die
entsprechenden Tankabschnitte 26a und 26b der
einander benachbarten Rohrelemente 21 sind über die
Verbindungsöffnungen 27 miteinander
verbunden. Ferner bilden die rückseitigen
Kühlmittelpassagen 25a der
Rohrelemente 21 die oben erwähnte erste Passage P1, und
die vorderseitigen Kühlmittelpassagen 25b der
Rohrelemente 21 bilden die oben erwähnte vierte Passage P4.
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Andererseits
werden als das die zweite Passage P2 und die dritte Passage P3 bildende
Rohrelement 20 das oben erwähnte zweite bis vierte Rohrelement 22 bis 24 verwendet.
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Wie
in 8 und 9 gezeigt ist, weist jede der plattenförmig ausgebildeten
Platten 32 und 32 einen ausgebuchteten Passagenformabschnitt 42a auf,
der die beiden ausgebuchteten Abschnitte 26a und 26b zwischen
den oberen ausgebuchteten Tankabschnittsformabschnitten 26a und 26b miteinander
verbindet. Die anderen Strukturen sind dieselben wie die oben erwähnte erste
plattenförmig
ausgebildete Platte 31.
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Die
oben erwähnten
zweiten plattenförmig
ausgebildeten Platten 32 und 32 sind über eine
innere Rippe (nicht gezeigt) in einer einander gegenüberliegenden
Weise als eine Einheit miteinander verbunden, um das zweite Rohrelement 22 zu
bilden. In diesem Rohrelement 22 sind in derselben Weise
wie das Rohrelement 21 Kühlmittelpassagen 25a und 25b und
die Tankabschnitte 26a und 26b ausgebildet. In
dem Abschnitt, der dem Wendeabschnitt T entspricht, ist eine die
oberen Tankabschnitte 26a und 26b miteinander
verbindende Freipassage 42 durch Kuppeln der ausgebuchteten
Passagenformabschnitte 42a und 42a miteinander
ausgebildet.
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Wie
in 10 und 11 gezeigt ist, ist das dritte
Rohrelement 23 durch Verbinden der oben erwähnten ersten
plattenförmig
ausgebildeten Platte 31, die keinen ausgebuchteten Passagenformabschnitt 42a aufweist,
und der oben erwähnten
zweiten plattenförmig
ausgebildeten Platte 32, die den ausgebuchteten Passagenformabschnitt 42a aufweist, über eine
innere Rippe (nicht gezeigt) in einer einander gegenüberliegenden Weise
als eine Einheit miteinander ausgebildet. In diesem Rohrelement 23 sind
in derselben Weise wie das Rohrelement 21 Kühlmittelpassagen 25a und 25b und
die Tankabschnitte 26a und 26b ausgebildet. In
dem Abschnitt, der dem Wendeabschnitt T entspricht, ist eine die
oberen Tankabschnitte 26a und 26b miteinander verbindende
Halb-Beschränkungspassage 43 durch
den ausgebuchteten Passagenformabschnitt 42a der zweiten
plattenförmig
ausgebildeten Platte 32 ausgebildet. Die Halb-Beschränkungspassage 43 weist
die Hälfte
der Passagenquerschnittsfläche
der Freipassage 42 des zweiten Rohrelements 22 auf
und beschränkt
einen Kühlmittelstrom.
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Das
vierte Rohrelement 24 hat dieselbe Struktur wie das erste
Rohrelement 21, das in 6 und 7 gezeigt ist. In anderen
Worten sind die oberen Tankabschnitte 26a und 26b des
vierten Rohrelements 24 nicht miteinander verbunden, und
der Abschnitt, der dem Wendeabschnitt T entspricht, bildet eine
Unterbrechungspassage 44.
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Bei
dieser Ausführungsform
sind, wie in 2 und 5 gezeigt ist, auf der rechten
halben Seite des Kerns 10 das oben erwähnte zweite bis vierte Rohrelement 22 bis 24 über äußere Rippen 11 als
eine Einheit derart geschichtet, dass das dritte Rohrelement 23 von
der rechten Seite an der ersten Stelle, das vierte Rohrelement 24 an
der zweiten Stelle, das dritte Rohrelement 23 an der dritten
Stelle, die zweiten Rohrelemente 22 an der vierten bis
siebten Stelle, und das dritte Rohrelement 23 an der achten
Stelle positioniert ist. Daher sind in derselben Weise wie auf der
linken halben Seite des Kerns 10 die einander benachbarten
Tankabschnitte 26a und 26b über die Verbindungsöffnung 27 miteinander
verbunden, und die rückseitigen
Kühlmittelpassagen 25a bilden
die zweite Passage P2 und die vorderseitige Kühlmittelpassagen 25b bilden
die dritte Passage P3. In dem Wendeabschnitt T zwischen der zweiten
Passage P2 und der dritten Passage P3 sind die von dem zweiten Rohrelement 22 und
dem dritten Rohrelement 23 gebildeten Abschnitte durch
die Freipassage 42 bzw. die Halb-Beschränkungspassage 43 miteinander
verbunden, und der von dem vierten Rohrelement 24 gebildete
Abschnitt ist nicht verbunden, um die Unterbrechungspassage 44 zu
bilden. Bei dieser Ausführungsform bilden
die Unterbrechungspassage 44 und die Halb-Beschränkungspassage 43 eine
Beschränkungspassage, welche
den Kühlmittelstrom-Beschränkungsabschnitt
bildet.
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Auf
der linken Seite der zweiten und der dritten Passage P2 und P3 ist
das dritte Rohrelement 23 mit einer Halb-Beschränkungspassage 43 angeordnet.
Jedoch ist diese Halb-Beschränkungspassage 43 nicht
dafür bestimmt,
das Kühlmittel
zu verteilen, und weicht daher von dem Kühlmittelstrom-Beschränkungsabschnitt in
der vorliegenden Erfindung ab. In anderen Worten kann in der vorliegenden
Erfindung an dem linken Seitenende der zweiten und der dritten Passage
P2 und P3 als ein Teil des Wendeabschnitts T das zweite Rohrelement 22 mit
der Freipassage 42 vorgesehen sein.
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Wie
in 12A gezeigt ist,
weist unter den plattenförmig
ausgebildeten Platten 31, welche die erste und die vierte
Passage P1 und P4 in der linken Hälfte des Kerns 10 bilden,
die plattenförmig
ausgebildete Platte 31, die an dem am weitesten rechten
Ende angeordnet ist, obere ausgebuchtete Tankformabschnitte 26a und 26b auf,
die jeweils eine Bodenwand ohne Verbindungsöffnung als einen geschlossenen
Abschnitt 28 aufweisen. Überdies weist unter den plattenförmig ausgebildeten
Platten 31 und 32, welche die zweite und die dritte
Passage P2 und P3 in der rechten Hälfte des Kerns 10 bilden,
die plattenförmig
ausgebildete Platte 31, die an dem am weitesten linken
Ende angeordnet ist, obere ausgebuchtete Tankformabschnitte 26a und 26b auf,
die jeweils eine Bodenwand ohne Verbindungsöffnung als einen geschlossenen
Abschnitt 28 aufweisen. Daher sind die oberen Tankabschnitte 26a und 26b zwischen
der ersten und der zweiten Passage P1 und P2 und zwischen der dritten
und der vierten Passage P3 und P4 nicht miteinander verbunden.
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Ferner
sind bei dieser Ausführungsform
die unteren Tankabschnitte 26a und 26a zwischen
der ersten und der zweiten Passage P1 und P2 über die Verbindungsöffnung 27 miteinander
verbunden. Die Verbindungsöffnung 27 bildet
einen Kühlmittel-Einlassabschnitt
zum Einleiten eines Kühlmittels
in die zweite Passage P2, d.h, eine vorgegebene Passage hinein.
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Wie
in 3A gezeigt ist, ist
die an dem am weitesten linken Ende des Kerns 10 geschichtete
Endplatte 60 mit einem Kühlmitteleinlass 61a und
einem Kühlmittelauslass 61b,
die mit der Verbindungsöffnung 27 und 27 der
oberen Tankabschnitte 26a und 26b des Rohrelements 20 in
Verbindung stehen, und einem Schließabschnitt 62 und 62 zum
Schließen
der Verbindungsöffnungen 27 und 27 der
unteren Tankabschnitte 26a und 26b des Rohrelements 20 versehen.
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Wie
in 3B gezeigt ist, ist
die an dem am weitesten rechten Ende des Kerns 10 geschichtete
Seitenplatte 50 mit Schließabschnitten 52 zum
Schließen
der Verbindungsöffnungen 27 und 27 der
oberen und der unteren Tankabschnitte 26a und 26b des
Rohrelements 20 versehen.
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Bei
dem oben erwähnten
Verdampfer wird ein Kühlmittel,
das durch den Kühlmitteleinlass 61a der Endplatte 60 hindurch
geströmt
ist, in die oberen Tankabschnitte 26a der ersten Passage
P1 hinein geleitet und strömt
dann nach unten durch die Kühlmittelpassagen 25a der
ersten Passage P1 hindurch, um die unteren Tankabschnitte 26a zu
erreichen. Dann wird das Kühlmittel
in die unteren Tankabschnitte 26a der zweiten Passage P2
hinein geleitet und strömt
dann nach oben durch die Kühlmittelpassagen 25a der
zweiten Passage P2 hindurch, um die oberen Tankabschnitte 26a zu
erreichen. Dann wird das Kühlmittel
in die unteren Tankabschnitte 26a der zweiten Passage P2
hinein geleitet und strömt
dann nach oben durch die Kühlmittelpassagen 25a der
zweiten Passage P2 hindurch, um die oberen Tankabschnitte 26a zu
erreichen. Danach wird das Kühlmittel über die
Freipassagen 42 und die Halb-Beschränkungspassagen 43 des
Wendeabschnitts T in den oberen Tankabschnitt 26b der dritten
Passage P3 hinein geleitet. Nachfolgend strömt das Kühlmittel nach unten durch die
Kühlmittelpassagen 25b der
dritten Passage P3 hindurch, um den unteren Tankabschnitt 26b der dritten
Passage P3 zu erreichen, und wird dann in den unteren Tankabschnitt 26b der
vierten Passage P4 hinein geleitet. Dann strömt das Kühlmittel nach oben durch die
Kühlmittelpassagen 25b der
vierten Passage P4 hindurch, um den oberen Tankabschnitt 26b zu
erreichen, und strömt
aus dem Kühlmittelauslass 61b der Endplatte 60 heraus.
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Wenn
das Kühlmittel
durch den Verdampfer hindurch strömt, tendiert das durch den
Wendeabschnitt T zwischen der zweiten Passage P2 und der dritten
Passage P3 hindurch tretende Kühlmittel,
infolge der Fließfähigkeit
und/oder der Trägheit
des Kühlmittels
zur rechten Seite des Wendeabschnitts T zu strömen. Jedoch wird bei der vorliegenden
Ausführungsform,
da die Unterbrechungspassage 44 und die Halb-Beschränkungspassage 43 auf
der rechten Seite des Wendeabschnitts T angeordnet sind, der Kühlmittelstrom
auf der rechten Seite des Wendeabschnitts T beschränkt. Daher
wird das Kühlmittel
zu der linken Seite des Wendeabschnitts T verteilt. Folglich tritt
das Kühlmittel
durch den Wendeabschnitt T in einer gleichmäßig verteilten Weise hindurch
und wird dann in die dritte Passage P3 hinein geleitet. Daher tritt
das Kühlmittel
durch die Kühlmittelpassagen 25b der
dritten Passage P3 in einer gleichmäßig verteilten Weise hindurch.
Daraus ergeben sich ein erhöhter
Wärmeaustausch
und eine verbesserte Kühlleistung.
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Bei
der vorliegenden Erfindung ist es nicht erforderlich, den Verdampfer
in einem Zustand zu benutzen, in dem die Rohrelemente vertikal angeordnet
sind. Der Verdampfer kann in jeder gewünschten Position benutzt werden.
Zum Beispiel kann der Verdampfer in einem Zustand benutzt werden,
in dem die Rohrelemente schräg
gestellt sind.
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Ferner
kann die vorliegende Erfindung auch auf einen Verdampfer mit einem
Wendeabschnitt angewendet werden, der an den unteren Enden von einander
benachbarten Passagen vorgesehen ist, die vorn und hinten angeordnet
sind.
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Ferner
sind die Anzahl der Passagen und/oder die Struktur der jeweiligen
Passage nicht auf die oben erwähnte
Ausführungsform
beschränkt.
Die vorliegende Erfindung kann auch auf einen Verdampfer mit Rohrelementen
angewendet werden, die jeweils drei oder mehr Kühlmittelpassagen aufweisen,
die vorn und hinten angeordnet sind, d.h. die drei oder mehr Passagen
aufweisen, die vorn und hinten angeordnet sind.
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Als
nächstes
werden erfinderische Beispiele gemäß der vorliegenden Erfindung
und ein Vergleichsbeispiel erläutert.
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<Erfinderisches Beispiel Nr. 1>
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Wie
in 13 und 14 gezeigt ist, wurde ein
Verdampfer vorbereitet, der durch Schichtung von sechzehn (16) Rohrelementen
gebildet ist. Bei diesem Verdampfer sind die erste Passage P1 und
die vierte Passage P4 durch Schichtung von neun (9) Stück der oben
erwähnten
ersten Rohrelemente 21 gebildet, und die zweite Passage
P2 und die dritte Passage P3 sind durch Schichtung von sieben (7)
Stück der
oben erwähnten zweiten
und dritten Rohrelemente 22 und 23 gebildet. Im
Einzelnen sind an der von der rechten Seite ersten, vierten, fünften und
siebten Stelle die oben erwähnten
dritten Rohrelemente 23 angeordnet, die jeweils eine Halb-Beschränkungspassage
in dem Wendeabschnitt T aufweisen. An der von der rechten Seite
zweiten, dritten und sechsten Stelle sind die oben erwähnten zweiten
Rohrelemente 22 angeordnet, die jeweils eine Freipassage
in dem Wendeabschnitt T aufweisen.
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In
dem Beispiel wird, obwohl das Rohrelement 23 mit einer
Halb-Beschränkungspassage 43 in
dem Wendeabschnitt T an dem linken Ende der zweiten und der dritten
Passage P2 und P3 angeordnet ist, die Halb-Beschränkungspassage 43 nicht
zum Verteilen des Kühlmittels
verwendet und unterscheidet sich daher von dem Kühlmittelstrom-Beschränkungsabschnitt
gemäß der vorliegenden
Erfindung (dieselbe Interpretation wird auch auf die folgenden sowohl
erfinderischen Beispiele Nr. 2 bis 4 als auch ein Vergleichsbeispiel
angewendet).
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<Erfinderisches Beispiel Nr. 2>
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Wie
in 15 und 16 gezeigt ist, wurde ein
Verdampfer vorbereitet, der durch Schichtung von sechzehn (16) Rohrelementen
gebildet ist. Bei diesem Verdampfer sind die erste Passage P1 und
die vierte Passage P4 durch Schichtung von neun (9) Stück der oben
erwähnten
ersten Rohrelemente 21 gebildet, und die zweite Passage
P2 und die dritte Passage P3 sind durch Schichtung von sieben (7)
Stück der
oben erwähnten dritten
Rohrelemente 23 gebildet, die jeweils eine Halb-Beschränkungspassage 43 aufweisen.
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<Erfinderisches Beispiel Nr. 3>
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Wie
in 17 und 18 gezeigt ist, wurde ein
Verdampfer vorbereitet, der durch Schichtung von sechzehn (16) Rohrelementen
gebildet ist. Bei diesem Verdampfer sind die erste Passage P1 und
die vierte Passage P4 durch Schichtung von acht (8) Stück der oben
erwähnten
ersten Rohrelemente 21 gebildet, und die zweite Passage
P2 und die dritte Passage P3 sind durch Schichtung von acht (8)
Stück der
oben erwähnten zweiten
und dritten Rohrelemente 22 und 23 gebildet. Im
Einzelnen sind an der von der rechten Seite ersten und achten Stelle
der zweiten Passage P2 und der dritten Passage P3 die oben erwähnten dritten
Rohrelemente 23 angeordnet, die jeweils eine Halb-Beschränkungspassage 43 in
dem Wendeabschnitt T aufweisen. An den verbleibenden Stellen sind
die oben erwähnten
zweiten Rohrelemente 22 angeordnet, die jeweils eine Freipassage 42 in
dem Wendeabschnitt T aufweisen.
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<Erfinderisches Beispiel Nr. 4>
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Wie
in 19 und 20 gezeigt ist, wurde ein
Verdampfer vorbereitet, der durch Schichtung von sechzehn (16) Rohrelementen
gebildet ist. Bei diesem Verdampfer sind die erste Passage P1 und
die vierte Passage P4 durch Schichtung von neun (9) Stück der oben
erwähnten
ersten Rohrelemente 21 gebildet, und die zweite Passage
P2 und die dritte Passage P3 sind durch Schichtung von sieben (7)
Stück der
oben erwähnten zweiten
bis vierten Rohrelemente 22 bis 24 gebildet. Im
Einzelnen sind an der von der rechten Seite ersten, dritten und
siebten Stelle der zweiten Passage P2 und der dritten Passage P3
die oben erwähnten
dritten Rohrelemente 23 angeordnet, die jeweils eine Halb-Beschränkungspassage 43 in
dem Wendeabschnitt T aufweisen. An der zweiten Stelle ist das oben
erwähnte
vierte Rohrelement 24 angeordnet, das eine Unterbrechungspassage
in dem Wendeabschnitt T aufweist. An den verbleibenden Stellen sind
die oben erwähnten zweiten
Rohrelemente 22 angeordnet, die jeweils eine Freipassage 42 in
dem Wendeabschnitt T aufweisen.
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<Vergleichsbeispiel>
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Wie
in 21 und 22 gezeigt ist, wurde ein
Verdampfer vorbereitet, der durch Schichtung von sechzehn (16) Rohrelementen
gebildet ist. Bei diesem Verdampfer sind die erste Passage P1 und
die vierte Passage P4 durch Schichtung von neun (9) Stück der oben
erwähnten
ersten Rohrelemente 21 gebildet, und die zweite Passage
P2 und die dritte Passage P3 sind durch Schichtung von sieben (7)
Stück der
oben erwähnten zweiten
und dritten Rohrelemente 22 und 23 gebildet.
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In
diesem Vergleichsbeispiel unterscheidet sich, obwohl das oben erwähnte dritte
Rohrelement 23 mit einer Halb-Beschränkungspassage 43 in
dem Wendeabschnitt T an dem linken Ende der zweiten und dritten Passage
P2 und P3 angeordnet ist, die Halb-Beschränkungspassage 43 von
dem Kühlmittelstrom-Beschränkungsabschnitt
gemäß der vorliegenden
Erfindung, wie oben erwähnt
ist.
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<Auswertung>
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Die
Kühlleistung
und der Passagenwiderstand der jeweiligen oben erwähnten Verdampfer,
die vertikal angeordnet sind (in einem Windkanal), wurden gemäß JIS (Japanische
Industrienorm) D 1618 ausgewertet. Die Ergebnisse der Auswertungen
sind in Tabelle 1 gezeigt.
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Wie
aus der obigen Tabelle 1 ersichtlich ist, kann im Vergleich zu dem
Verdampfer gemäß dem Vergleichsbeispiel
die Kühlleistung
des Verdampfers gemäß dem Beispiel
Nr. 1, 3 und 4 verbessert werden, und dessen Passagenwiderstand
kann verringert werden. Speziell kann bei den Verdampfern gemäß den erfinderischen
Beispielen Nr. 3 und 4 im Vergleich zu dem Verdampfer gemäß dem Vergleichsbeispiel
die Kühlleistung um
3 bis 4% verbessert werden, und der Passagenwiderstand kann um 6%
oder mehr verringert werden.
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Bei
dem Verdampfer gemäß dem erfinderischen
Beispiel Nr. 2 kann im Vergleich zu dem Verdampfer gemäß dem Vergleichsbeispiel
der Passagenwiderstand um etwa 4% verringert werden.
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Es
sollte erkannt werden, dass die hier verwendeten Begriffe und Ausdrücke zur
Erläuterung
verwendet werden und nicht zur definitiven Trennung verwendet werden,
irgendwelche Äquivalente
von Merkmalen, die hier gezeigt und beschrieben sind, sollten nicht
ausgeschlossen werden, und verschiedene Modifikationen innerhalb
des Bereichs der beanspruchten Erfindung sind erlaubt.
