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Die
vorliegende Erfindung befasst sich im Allgemeinen mit einem Verfahren
zur Herstellung eines Verdampfers und dem daraus entstehenden Verdampfer.
Insbesondere befasst sie sich mit einem Kühlrippen aufweisenden Verdampfer,
der hergestellt wird, indem ein gewundenes Rohrbündel in eine Vielzahl von inneren
Kühlrippen,
die in einer Halterung in einer gestaffelten Anordnung gehalten
werden, in welcher durch Presssitz zwischen den inneren Kühlrippen
und dem Rohrbündel
die inneren Kühlrippen auf
dem Rohrbündel
gehalten werden, eingefügt
wird und dann das Rohrbündel
mit den daran angeordneten Kühlrippen
von der Halterung entfernt wird. Der daraus entstehende Verdampfer
umfasst ein gewundenes Rohrbündel,
das eine Vielzahl daran angebrachter innerer Kühlrippen aufweist, wobei die
inneren Kühlrippen
versetzt sind um ein gestaffeltes Muster innerer Kühlrippen
zu bilden.
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Wärmeaustauscher
mit Kühlrippen
werden gewöhnlich
in vielen Arten von Wärmeaustauschergeräten verwendet.
Kühlrippen
aufweisende Wärmeaustauscher,
die ein Rohrbündel
mit einer gewundenen Anordnung und Kühlrippen, die auf den Rohren angebracht
sind, haben, werden in Kondensatoren und Verdampfern in Kühleinheiten,
Klimaanlagen und dergleichen verwendet. Die Kühlrippen sind an das Rohrbündel angebracht
und erhöhen
die effektive wärmeabsorbierende
Fläche über welche
die Luft geleitet wird, wodurch die Kühleffizienz des Verdampfers
erhöht
wird.
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Ein
Verdampfer und ein Verfahren ihn auszuformen entsprechend dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 bzw. 7 ist zum Beispiel aus JP-A-05118707 bekannt.
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Hintergrund
der Erfindung
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Es
wurden verschiedene Bestrebungen unternommen, die Kühleffizienz
von Verdampfern durch Variation der Anordnung des Rohrmusters und
der Kühlrippenform
zu erhöhen.
U.S. Patent Nr. 4 580 623 offenbart einen Wärmeaustauscher, der zwei parallele
Reihen gewundener Rohrspiralen aufweist, die in der selben Richtung
geneigt sind und der ultradünne
Kühlrippen
verwendet, in die ein Muster eingeprägt ist, um Turbulenzen in dem
Luftstrom über
dem Verdampfer zu erzeugen.
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Ein
anderes Verfahren die gewundenen Röhren anzuordnen, um die Kühleffizienz
des Verdampfers zu erhöhen,
wird in U.S. Patent 5 183 105 beschrieben. Diese Bauart hat ein
kontinuierliches Rohr mit einer Vielzahl von Umkehrkrümmungen, das
eine Vielzahl von parallelen Rohrreihen ausformt, die in Zweiergruppen
angeordnet sind, bestimmt durch jede der entsprechenden Umkehrkrümmungen.
Die Rohre in dem Rohrbündel
sind so angeordnet, dass, wenn sie im Querschnitt gesehen werden,
Linien, die zwischen den Mittelpunkten der Gruppen von zwei Rohren
gezogen werden, ein Fischgrätmuster
bilden.
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Während diese
Verfahren die Kühleffizienz des
Verdampfers erhöhen,
indem sie eine gestaffelte Anordnung des Rohrbündels verwenden, kann die Kühleffizienz
durch eine effizientere Anordnung der Kühlrippen weiter gesteigert
werden.
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Die
japanische Patentveröffentlichung 06079379
offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers, in welchem ein
gewundenes gebogenes Rohr in ein Loch jeder von einer Vielzahl gegenseitig
parallel ausgerichteter Kühlrippen
eingeführt
ist. In einer illustrierten Ausführungsform
umfasst das gewundene Rohr zwei Säulen paralleler vielfacher
Rohrverläufe,
wobei jeder Rohrverlauf durch eine Umkehrkrümmung an jedem Ende definiert
ist. Ein Teil der Kühlrippen,
die auf dem gewundenen Rohr angebracht sind, weisen eine Länge auf, die
kleiner ist als die Gesamtlänge
der Säulen
der Rohrverläufe.
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Die
japanischen Patentveröffentlichungen 05118707,
63271097 und 04086491 zeigen jede einen Verdampfer, der aus einem
gewundenen Rohr und Kühlrip pen
hergestellt ist. Das gewundene Rohr hat die Form gerader Rohrverläufe verbunden
durch Umkehrkrümmungen.
In jedem Fall ist die Länge
der Kühlrippen
kleiner als die Länge
zwischen den äußersten
geraden Rohrverläufen.
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Das
US Patent 4,625378 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines
Wärmetauschers,
in welchem eine Vielzahl von planen Kühlrippen in einer Vielzahl
von Reihen angeordnet ist und an eine gewundene Kühlleitung
angebracht ist. Dieses Verfahren beinhaltet, dass die planen Kühlrippen
in Kühlrippenaufnahmeschlitze
platziert werden, die in einer Positionierungshalterung für gerade
Kühlrippen
an vorbestimmten Abständen
ausgeformt sind, so dass die leitungsaufnehmenden Löcher in
den Kühlrippen linear
ausgerichtet sind. Die Leitung wird dann in die nötige gewundene
Form gekrümmt.
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Gemäß eines
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verdampfer zur
Verfügung
gestellt, der entlang eines Luftstroms angeordnet ist, um die Luft
zu kühlen.
Besagter Verdampfer umfasst: Ein kontinuierliches gewundenes Rohr,
das einen Einlass und einen Auslaß aufweist, wobei das gewundene
Rohr zumindest eine Säule
paralleler, mehrfacher Rohrverläufe
beinhaltet, jeder Rohrverlauf durch zumindest eine Umkehrkrümmung definiert
ist, besagte Säule
paralleler Rohrverläufe
eine Gesamtlänge
hat, die durch die Entfernung zwischen den äußersten Rohrverläufen der
besagten Säule definiert
ist; eine Reihe innerer Kühlrippen,
die zumindest zu einem der besagten Rohrverläufe beigefügt ist, jede der inneren Kühlrippen
erstreckt sich zwischen zumindest zwei Rohrverläufen, die durch entgegengesetzte
Enden einer Umkehrkrümmung definiert
sind, wobei besagte innere Kühlrippe
eine Gesamtlänge
aufweist, die kleiner ist als die Gesamtlänge der besagten Säule der
Rohrverläufe;
und gekennzeichnet durch die besagte Reihe innerer Kühlrippen,
die eine erste Gruppe innerer Kühlrippen
und eine zweite Gruppe innerer Kühlrippen
beinhaltet, wobei der Abstand zwischen den inneren Kühlrippen der
ersten Gruppe innerer Kühlrippen
größer ist
als der Abstand zwischen den inneren Kühlrippen der besagten zweiten
Gruppe innerer Kühlrippen.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur
Herstellung eines Verdampfers zur Verfügung gestellt umfassend die
Schritte:
Zur Verfügung
stellen eines ununterbrochenen Rohrs; Biegen des besagten Rohrs
in ein gewundenes Muster um zumindest eine Säule parallel verlaufender Rohrverläufe einzufügen wobei
jeder Rohrverlauf zumindest durch eine Umkehrkrümmung definiert ist, die besagte
Säule paralleler
Rohrverläufe eine
Gesamtlänge
hat, die definiert ist durch die Entfernung der äußersten Rohrverläufe; Bereitstellen
einer Vielzahl von inneren Kühlrippen,
wobei jede innere Kühlrippe
eine Länge
aufweist, die kleiner ist als die Gesamtlänge der besagten Säule von
Rohrverläufen,
jede besagte innere Kühlrippe
zumindest einen Schlitz aufweist, wobei die Schlitze in benachbarten
inneren Kühlrippen
ausgerichtet und orientiert in identische Richtungen sind um die
Umkehrkrümmungen
des besagten gewundenen Rohrs aufzunehmen; Einfügen zumindest einer Umkehrkrümmung des
besagten gewundenen Rohrs durch besagte ausgerichtete Gruppe von
Schlitzen in die besagte Vielzahl von inneren Kühlrippen, um eine Reihe innerer
Kühlrippen
in welchen jede innere Kühlrippe
auf dem Rohrverlauf der gegenüberliegenden
Enden der eingefügten
Umkehrkrümmung
(reverse bent) gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte Reihe
innerer Kühlrippen
eine erste Gruppe an inneren Kühlrippen
und eine zweite Gruppe an inneren Kühlrippen beinhaltet, so dass
die Abstände
zwischen den inneren Kühlrippen
der besagten ersten Gruppe innerer Kühlrippen größer ist als der Abstand zwischen
den inneren Kühlrippen
der besagten zweiten Gruppe innerer Kühlrippen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Schnittzeichnung eines Kühlschranks,
der innerhalb des Gefrierabteils einen Verdampfer gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung beinhaltet.
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2 ist
eine Frontansicht eines Rohrbündels
mit drei Säulen
von Rohrverläufen.
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3 ist
eine Seitenansicht eines Rohrbündels
mit drei Säulen
der in 2 gezeigten Rohrverläufe.
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4 ist
eine Frontansicht, die im Detail eine innere Kühlrippe zeigt für ein Rohrbündel, das
drei Säulen
von Rohrverläufen
aufweist.
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5 ist
eine Schnittzeichnung ungefähr entlang
der Linien 5-5.
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6 ist
eine perspektivische Ansicht der Halterung zum Halten der inneren
Kühlrippen
in der gewünschten
Anordnung.
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7 ist
eine perspektivische Ansicht der Halterung mit eingefügten und
darin gehaltenen inneren Kühlrippen.
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8 zeigt
ein Rohrbündel
gerade bevor es in die inneren Kühlrippen
eingeführt
wird, die durch die Halterung gehalten werden.
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9 ist
eine Frontansicht eines Verdampfers, der drei Säulen von Rohrverläufen aufweist,
die in die inneren Kühlrippen
eingeführt
worden sind.
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10 ist
eine Seitenansicht des Verdampfers von 9, der drei
Säulen
von Rohrverläufen aufweist,
die in die inneren Kühlrippen
eingeführt worden
sind.
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11 ist
eine Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform eines Rohrbündels, das
vier Rohrverlaufsäulen
aufweist.
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12 ist
eine Frontansicht der alternativen Ausführungsform des Rohrbündels, das
vier Rohrverlaufsäulen,
wie in 11 gezeigt, aufweist.
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13 ist
eine Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform eines Verdampfers,
der vier Rohrverlaufsäulen
aufweist, die in die inneren Kühlrippen
eingeführt
sind.
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14 ist
eine Frontansicht der alternativen Ausführungsform des Verdampfers
von 13, der vier Rohrverlaufsäulen aufweist, die in die inneren Kühlrippen
eingefügt
sind.
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Eingehende Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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Verdampfer
werden in einer Vielfalt von Umgebungen verwendet, um Wärme zwischen
einem ersten Medium, das von einem zweiten Medium isoliert ist,
auszutauschen. 1 zeigt einen typischen Kühlschrank 10,
der ein Gefrierabteil 12 und ein Kühlabteil 14 aufweist.
Kalte Luft für
die Gefrier- und Kühlabteile 12 und 14 wird
durch einen Verdampfer 16 zur Verfügung gestellt. Das Gefrierabteil 12 ist
durch eine Gefriertür 18,
die geeignete Umfangdichtungen aufweist, abgedichtet. Das Kühlabteil 14 ist
in ähnlicher Weise
durch eine Kühltür 20 dicht
abgeschlossen. Ein Verdampfer 16 gemäß der vorliegenden Erfindung
ist in dem Durchgang 22 angeordnet und wird verwendet,
um die Luft zu kühlen,
die in die Richtung, die durch den Pfeil 24 angezeigt wird, über den
Verdampfer 16 gezogen wird und in die beiden Kühl- und Gefrierabteile 12 und 14 durch
einen Ventilator (nicht gezeigt) gefördert wird.
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Der
Verdampfer 16 ist in einer Umgebung hoher Luftfeuchte angeordnet,
in der das Abkühlen der
Luft bewirkt, dass Feuchtigkeit auf dem Verdampfer kondensiert,
woraus Reif und Eis entsteht. Wenn sich Reif und Eis auf dem Verdampfer 16 sammeln, wird
ein Heizelement 26 betätigt
um das Eis und den Reif von dem Verdampfer 16 zu schmelzen.
Das daraus entstehende Wasser wird in der Auffangschale 28 gesammelt
und durch einen Abfluss 30 von dem Kühlschrank entfernt.
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Entsprechend
den 2–10 umfasst der
Verdampfer 16 ein gewundenes Rohrbündel 32 und eine Vielzahl
innerer Kühlrippen 34,
die auf dem gewundenen Rohrbündel 32 angebracht
sind. Wie in den 2 und 3 gezeigt,
ist das gewundene Rohrbündel 32 ein
kontinuierliches Rohr, das einen Einlass 36 und einen Auslass 38 mit
einer Vielzahl von Umkehrkrümmungen 40,
die drei Säulen 42, 44 und 46 gestaffelter
und paralleler Reihen von Rohrverläufe 48 ausformen.
Es soll beachtet werden, dass der Ausdruck „ kontinuierliches Rohr" nicht verlangt,
dass das Rohr aus einem einzigen Rohr geformt ist. Das kontinuierliche
Rohr kann aus mehreren einzelnen Rohren bestehen, die mit angrenzenden
Enden aneinander gefügt
wurden um ein kontinuierliches Rohr zu formen. Die Umkehrkrümmungen 40 biegen
das Rohr um 180 Grad (wie in 2 gezeigt),
was erlaubt, dass die Rohrverläufe 48 in
jeder Säule
und zwischen den Säule
parallel sind. Jede Umkehrkrümmung 40 ordnet
die sequen tiellen Rohrverläufe
versetzt an (gestaffelt), so dass der nächste Rohrverlauf nicht mit
dem vorhergehenden Rohrverlauf geradlinig in Reihe ist, wenn das
Rohrbündel
von der Seite gesehen wird. Vielmehr ist jeder zweite Rohrverlauf
geradlinig in Reihe. Dieser Versatz der Rohrverläufe 48 vergrößert die
Oberfläche
der Rohrverläufe,
welche in dem Weg der Kühlluft
angeordnet sind, und vergrößert so
den Konvektionswärmetransfer.
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Die
Reihen von parallelen und gestaffelten Rohrverläufen 48 setzen sich
für eine
Anzahl von Reihen fort, um eine Säule aus Rohrverläufen zu
bilden. Am Ende der ersten Säule 42 der
Rohrverläufe biegt
eine Endumkehrkrümmung 50,
die sich im Allgemeinen senkrecht zu der Mittellinie 51 der
ersten Säule 42 erstreckt,
das Rohr, um eine zweite Säule 44 von
Rohrverläufen
zu beginnen. Die zweite Säule 44 von
Rohrverläufen 48 ist
aus Reihen von parallelen und gestaffelten Rohrverläufen , wie
in der ersten Säule,
geformt. Jedoch erstreckt sich die zweite Säule im Allgemeinen zurück zum Anfang
der ersten Säule.
Jeder Rohrverlauf 48 der zweiten Säule 44 ist direkt
hinter einem entsprechenden Rohrverlauf der ersten Säule 42 platziert.
Die Abstände 52 zwischen jedem
Rohrverlauf der zweiten Säule 44 und
dem entsprechenden Rohrverlauf der ersten Säule 42 (direkt vor
dem Rohrverlauf der zweiten Säule 44)
ist ungefähr
gleich für
jede Gruppe von Rohrverläufen. Ähnlich ist
jede Umkehrkrümmung
der zweiten Säule 44 direkt
platziert hinter und in einer ähnlichen
Richtung wie die entsprechende Umkehrkrümmung der ersten Säule 42. Ähnlich ist
eine dritte Säule 46 von Rohrverläufen 48 geformt.
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Eine
Vielzahl von inneren Kühlrippen
ist auf dem Rohrbündel
angebracht, um die effektive wärmeabsorbierende
Fläche
zu erhöhen.
Die inneren Kühlrippen
der vorliegenden Erfindung sind aus kontinuierlichen Metallbändern geformt,
zum Beispiel durch Stempeln oder Rollen. 4 zeigt
im Detail einen kontinuierlichen Streifen 33 innerer Kühlrippen 34 zur
Verwendung mit einem gewundenen Rohrbündel 32 der bevorzugten
Ausführungsform.
Die inneren Kühlrippen 34 sind
in einem kontinuierlichen Streifen 33 ausgeformt aber noch
nicht separiert in dieser Phase. Indem die einzelnen Kühlrippen 34 noch
nicht in dieser Phase separiert sind, kann der kontinuierliche Streifen 34 leicht
zur Lagerung oder Überführung zur
nächsten
Fertigungsphase, wenn dies benötigt
wird, aufgerollt werden.
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Jede
innere Kühlrippe 34 hat
drei gleich entfernte Schlitze 54, die in die innere Oberfläche der
inneren Kühlrippe 34 geschnitten
sind. Die Anzahl der Schlitze und die Position der Schlitze entspricht
der Anzahl der Säulen
der Rohrverläufe
und der Position der Umkehrkrümmungen 40 der
Säulen 42, 44 und 46.
Ein vergrößerter Radius 56 ist
an beiden terminalen Enden jedes Schlitzes 54 ausgeformt.
Die Entfernung 58 zwischen dem Ort der vergrößerten Rundung 56 ist
ungefähr
gleich der Entfernung 60 (3) zwischen
dem Zentrum der Rohrverläufe
der gegenüberliegenden
Enden einer Umkehrkrümmung.
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Der
Durchmesser 62 der vergrößerten Rundung ist ein klein
wenig kleiner als der Durchmesser 64 der Rohre 48 (2),
dies erlaubt, dass die vergrößerte Rundung 56 sich
an das Rohr oberhalb der Anbringung der inneren Kühlrippe 34 auf
dem Rohrbündel 32 anschmiegt
und eine Presspassung daran bildet.
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Die
Breite 66 der mittleren Sektion 68 des Schlitzes 54 ist
schmaler als der Durchmesser 62 der vergrößerten Rundung 56.
Die engere mittlere Sektion 68 jedes Schlitzes 54 stellt
die Steifigkeit zur Verfügung,
um die innere Kühlrippe 34 auf
dem Rohrbündel 32 zu
halten während
weiter genügend
Raum für
die Umkehrkrümmung 40 gegeben
wird, damit sie durch den Schlitz 54 rutscht.
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Die
innere Kühlrippe 34 ist
weiter mit einem eingeprägten
Muster 70 versehen, das den Schlitz 54 umgibt,
um strukturell die innere Kühlrippe
zu verstärken,
die innere Kühlrippe
auf dem Rohrbündel
zu halten und einen turbulenten Luftstrom über der inneren Kühlrippe
zu erzeugen. 5 ist eine Schnittzeichnung
der inneren Kühlrippe 34 ungefähr entlang
der Linien 5-5 von 4 und durch eine der vergrößerte Rundung 56 und
zeigt eine Seitenansicht des eingeprägten Musters 70. Das
eingeprägte
Muster 70 umfasst eine erhöhte Kante 72, die
den Schlitz umgibt und eine abgewinkelte Lippe 74, die
die vergrößerte Rundung 56 umgibt.
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Die
erhöhte
Kante 72 versieht die innere Kühlrippe 34 mit einer
strukturellen Steifigkeit um den Schlitz 54. Zusätzlich verstärkt die
erhöhte
Kante durch die Unterbrechung der glatten Oberfläche der inneren Kühlrippe 34 die
Turbulenzen in dem Luftstrom, der über die innere Kühlrippe 34 fließt. Der
tur bulente Strom erhöht
den Transfer der Konvektionswärme
und so die Effizienz des Verdampfers 16.
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Die
zugespitzte (abgewinkelte) Lippe 74 versieht die innere
Kühlrippe 34 ebenfalls
mit Steifigkeit. Weiter erlaubt die Lippe 74, dass das
Rohrbündel 32 leicht
in den Schlitz 54 eingefügt werden kann, während ein
Austritt des Rohrbündels 32 aus
dem Schlitz 54 verhindert wird, nachdem die innere Kühlrippe 34 auf
dem Rohrbündel 32 installiert
wurde. Wenn die innere Kühlrippe 34 auf
dem Rohrbündel 32 angebracht
wurde, berühren
die terminalen Enden der Lippe 74 die äußere Oberfläche des Rohrs 48.
Bei Anwendung einer Kraft in der entgegengesetzten Richtung der
Lippe stoßen
die terminalen Enden 76 an die äußere Oberfläche des Rohrs und verhindern
das Entfernen des Rohrbündels 32 vom
Schlitz 54.
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Eine
Kühlrippenhalterung 78 wird
verwendet, um modular mehrere einzelne innere Kühlrippen in einer Aufstellung
aufzubauen, die geeignet ist, das Rohrbündel 32 aufzunehmen.
Die Halterung 78 umfasst eine Anzahl entsprechender, gegenüber angeordneter
Kanäle 80a, 80b, 80c, 80d und 80e.
An den Kanten jedes Kanals 80 ist eine Vielzahl Rillen
geschnitten, um Kühlrippenhalter 82 zu
bilden. Die Höhe,
Breite und Dicke jeder der Kühlrippenhalter 82 ist ein
wenig größer als
die Höhe,
Breite und Dicke der inneren Kühlrippe 34.
Dies erlaubt, dass die innere Kühlrippe 34 leicht
herein und heraus aus dem den Kühlrippenhaltern 82 gleitet,
während
die Kühlrippenhalter 82 weiterhin
in der Lage sind, die inneren Kühlrippen 34 zu
orientieren und zu stapeln, wenn die inneren Kühlrippen in die Kühlrippenhalter 82 eingefügt sind
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Die
Kühlrippenhalter 82 sind
so geformt, dass jeder Kühlrippenhalter
mit den anderen Kühlrippenhaltern
parallel ist. Darüber
hinaus ist jeder Kühlrippenhalter 82 mit
gleichem Abstand zu den benachbarten Kühlrippenhaltern ausgebildet.
So ist der Abstand 86 zwischen den Kühlrippenhaltern 82 der
selbe über
die ganze Halterung 78. Die Kühlrippenhalter 82 jedes
Kanals sind um die Hälfte
des Abstands 86 zwischen den Kühlrippenhaltern von den Kühlrippenhaltern
der benachbarten Kanäle
versetzt. Dieser Versatz der Kühlrippenhalter
würde entsprechend
die inneren Kühlrippen 34,
die auf dem Rohrbündel
angebracht sind, versetzen. Der Zweck dieses Versatz der inneren
Kühlrippen
wird untenstehend diskutiert.
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Fünf kontinuierliche
Streifen 33a, 33b, 33c, 33d und 33e stellen
die inneren Kühlrippen,
die in die Kühlrippenhalterung 78 eingeführt werden,
bereit. Jeder Streifen ist auf die gewünschte Länge geschnitten, um eine individuelle
und abgetrennte innere Kühlrippe 34 zu
bilden. Die Anzahl der kontinuierlichen Streifen 33 entspricht
der Anzahl Kanäle 80 in der
Kühlrippenhalterung 78.
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Nachdem
die individuellen inneren Kühlrippen 34 von
dem Streifen 33 getrennt wurden, sind sie in die Kühlrippenhalter 82 eingefügt worden,
so dass die Lippen 74 von den inneren Kühlrippen 34 alle in die
Richtung des Einführens
in das Rohrbündel
gerichtet sind. Die inneren Kühlrippen 34 entlang
dem selben Kanal 80 sind auch so angeordnet, dass die Schlitze 54 aufeinanderfolgender
innerer Kühlrippen alle
ausgerichtet sind. Die Anordnung der Schlitze 54, wie sie
in den Kühlrippenhaltern 82 angebracht sind,
entspricht dem Winkel der Umkehrkrümmungen 40 des Rohrbündels 32.
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7 zeigt
die Kühlrippenhalterung 78 mit den
inneren Kühlrippen 34 eingefügt in die
Kühlrippenhalter 82.
Die inneren Kühlrippen 34,
die in die Kühlrippenhalter
jedes Kanals 80 eingefügt
sind, formen eine Reihe 84 innerer Kühlrippen 34. Wie in
der 7 gezeigt, ist die Anbringung einer inneren Kühlrippe 34 für jeden
zweiten Kühlrippenhalter 82 in
dem letzten Kanal 80a unterlassen. Dieses Weglassen einer
inneren Kühlrippe
in jedem zweiten Kühlrippenhalter
vergrößert im
Wesentlichen den Abstand zwischen den inneren Kühlrippen, die in dem letzten
Kanal 80a angebracht sind, auf das Doppelte des Abstandes
zwischen den inneren Kühlrippen,
die in den anderen Kanälen 80 angebracht
sind. Der Zweck des vergrößerten Abstands
zwischen den inneren Kühlrippen 32 der
letzen Reihe 84a wird unten diskutiert.
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Bezogen
nun auf die 8 sind die inneren Kühlrippen 34 in
die Kühlrippenhalter 82 eingefügt worden
und das Rohrbündel 32 ist
in die Schlitze 54 der inneren Kühlrippen 34 in Richtung
des Pfeils 88 eingefügt
worden, wobei darauf geachtet wurde, dass jede Umkehrkrümmung in
einen Schlitz 54 der ersten inneren Kühlrippen 34 in jeder
Säule eingefügt ist.
Die abgebogenen Lippen 76 jeder inneren Kühlrippe
sind auch in Richtung des Pfeils 88 gerichtet. Deshalb
helfen die Lippen 76 bei der Führung des Rohrbündels 32 während des
Einfügens
des Rohrbündels
in die Schlitze 54 der inneren Kühlrippen 34. Das Rohrbündel 32 wird
in einer Entfernung eingefügt,
so dass die ausgesetzte Länge 90 der
Rohrverläufe,
die durch die inneren Kühlrippen
eingeführt worden
sind, ungefähr
einmal um den Abstand 86 zwischen den Kühlrippenhaltern 62 größer ist
als die ausgesetzte Länge 92 der
nicht-eingefügten
Rohrverläufe
(9). Da das Einfügen des Rohrbündels 32 zu
benachbarten Kühlrippen 34 fortschreitet,
wird jeder Schlitz so positioniert und orientiert, um die Umkehrkrümmungen 40 ohne übermäßiges Biegen
der Rohrverläufe 48 aufzunehmen.
Da der Durchmesser 62 der vergrößerten Rundung 56 der
inneren Kühlrippe 34 ein
wenig kleiner ist als der Durchmesser 64 des Rohrs 48,
entsteht eine Presspassung zwischen der vergrößerten Rundung und dem Rohr 48 beim Einfügen des
Rohrbündels 32 in
die inneren Kühlrippen 34.
Diese Presspassung hält
die inneren Kühlrippen 34 auf
dem Rohrbündel 32.
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Nachdem
das Rohrbündel 32 in
die Schlitze 54 der inneren Kühlrippen 34 eingefügt wurde,
wird das Rohrbündel
mit den daran angebrachten inneren Kühlrippen von der Kühlrippenhalterung 78 in
Richtung der Pfeile 94 entfernt.
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Nun
auf die 9 bezugnehmend wird das Rohrbündel mit
den daran angebrachten inneren Kühlrippen
in eine einzige äußere Kühlrippe 96 eingefügt. Im Gegensatz
zur inneren Kühlrippe,
die eine Länge
aufweist, die kleiner ist als die Gesamtlänge 98 jeder Säule 42, 44 und 46 der
Rohrverläufe,
hat die äußere Kühlrippe 96 eine
Länge,
die größer ist
als die Gesamtlänge 98 der
Säulen
der Rohrverläufe.
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Ähnlich zur
inneren Kühlrippe 34 ist
die äußere Kühlrippe
aus einem kontinuierlichen Streifen Metall geformt. Die äußere Kühlrippe 96 hat
drei Spalten und fünf
Reihen von Schlitzen, die in die äußere Kühlrippe geschnitten sind. Die
Anzahl der Schlitze und die Lage der Schlitze entspricht der Anzahl
der Umkehrkrümmungen 40 und
der Lage der Umkehrkrümmungen,
die durch die inneren Kühlrippen 34 eingefügt sind.
Das Rohrbündel
wird durch die äußere Kühlrippe
eingefügt,
bis der Abstand 100 zwischen der äußeren Kühlrippe und den äußersten inneren
Kühlrippen 34a gleich
dem Abstand zwischen den inneren Kühlrippen 34 der Kanäle 80 ist. Zuzüglich zur
Vergrößerung der
effektiven wärmeabsorbierenden
Fläche
wirkt die einzelne Kühlrippe 96 auch
als Unterstützung
am Ende des Verdampfers 16, so dass keine Klammer am Ende
des Verdampfers 16 benötigt
wird.
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Die
Kühlrippenhalterung
der vorliegenden Erfindung hat mehrere Vorteile gegenüber der
Verwendung von Abstandshaltern zur Platzierung der inneren Kühlrippen
während
des Anbringens des Rohrbündels
in die inneren Kühlrippen.
Zuerst erlaubt die Kühlrippenhalterung
der vorliegenden Erfindung, dass identische innere Kühlrippen
für Verdampfer verschiedener
Größe verwendet
werden können. Zum
Beispiel umfasst die bevorzugte Ausführungsform zehn Rohrverläufe pro
Säule.
Deshalb werden fünf
Kanäle,
die fünf
Reihen innerer Kühlrippen
aufweisen, benötigt.
Sollte ein Verdampfer eine größere Kühlkapazität benötigen, können zwei
zusätzliche Rohrverläufe zu jeder
Säule des
Rohrbündels
hinzugefügt
werden um die Länge
der Säule
zu erweitern. Zur Anpassung auf die erhöhte Anzahl von Rohrverläufen können zusätzliche
Kanäle
zur Kühlrippenhalterung
hinzugefügt
werden. Da der Abstand zwischen den Rohrverläufen des ersten Rohrbündels, das
zehn Rohrverläufe
pro Säule
hat, der selbe ist, wie der Abstand zwischen den Rohrverläufen des zweiten
Rohrbündels,
das zwölf
Rohrverläufe
pro Säule
hat, kann eine gemeinsame Kühlrippe
in beiden Halterungen verwendet werden, um zwei Verdampfer unterschiedlicher
Größe herzustellen.
Diese Austauschbarkeit der inneren Kühlrippen erlaubt es Verdampfer
mit unterschiedlichen Kühlkapazitäten zu bauen,
ohne die Komplexität
der inneren Kühlrippen
zu erhöhen.
Andere Anordnungen der Rohre und Säulen sind möglich, abhängig für welche Anwendung der Verdampfer
verwendet wird.
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Ein
anderer Vorteil der Kühlrippenhalterung ist
die Möglichkeit,
dass die Anordnung der inneren Kühlrippen
in einem Kanal unabhängig
ist von der Anordnung der inneren Kühlrippen in einem anderen Kanal,
da jeder Kanal seine eigene Gruppe Kühlrippenhalter aufweist. Diese
Unabhängigkeit
der Anordnung der inneren Kühlrippen
von einem Kanal zu einem anderen Kanal erlaubt, dass die inneren
Kühlrippen,
die durch einen Kanal ausgerichtet sind, von den inneren Kühlrippen,
die durch einen anderen Kanal ausgerichtet sind, versetzt sind.
Weiter erlaubt die Unabhängigkeit
der Anordnung der inneren Kühlrippen,
dass der Abstand zwischen inneren Kühlrippen, der von einem Kanal
herrührt,
verschieden ist vom Abstand zwischen den inneren Kühlrippen,
der von einem anderen Kanal herrührt.
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Ein
dritter Vorteil der Kühlrippenhalterung
ist die Gleichmäßigkeit
in der Anordnung und im Abstand zwischen den inneren Kühlrippen
des entstehenden Verdampfers. Die Kühlrippenhalterung ist eine
steife Struktur. Daher wird die Lage der inneren Kühlrippen
auf dem daraus entstehenden Verdampfer übereinstimmend gleichmäßig beabstandet
sein.
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Die 9 und 10 zeigen
den resultierenden Verdampfer 16. Die inneren Kühlrippen 34 sind
auf dem Rohrbündel 32 angebracht.
Jeder innere Kühlrippe 32 wird
auf den Rohrverläufen
gehalten und erstreckt sich zwischen den Rohrverläufen der gegenüberliegenden
Enden einer Umkehrkrümmung 40.
Da die Kühlrippenhalter 82 jedes
Kanals 80 gleichmäßig beabstandet
sind, sind die inneren Kühlrippen 34 jeder
Reihe 84 entsprechend gleichmäßig beabstandet. Die inneren
Kühlrippen 34 jeder
Reihe 84 sind von den inneren Kühlrippen der benachbarten Reihe
um ungefähr
einen halben Abstand 86 der inneren Kühlrippen versetzt. Deshalb
sind die inneren Kühlrippen
der einen Reihe hinter dem Mittelpunkt des Zwischenraums zwischen
den inneren Kühlrippen
der benachbarten Reihe angeordnet. Dieser Versatz der inneren Kühlrippen 34 stellt
eine gestaffelte Anordnung in der Richtung des Luftstromes, der
durch den Pfeil 24 angedeutet ist, bereit. Die gestaffelte
Anordnung der inneren Kühlrippen 34 erhöht die Fläche der
inneren Kühlrippen,
die mit dem Luftstrom in Berührung
kommt, somit wird der Transfer der Konvektionswärme und die Effizienz des Verdampfers
erhöht.
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Es
ist allgemein bekannt, dass der Aufbau von Reif durch Verändern des
Abstandes zwischen den inneren Kühlrippen 34 gesteuert
werden kann. Da innere Kühlrippen
in der Bodenreihe 84a der inneren Kühlrippen zuerst mit der feuchten
Luft in Berührung
kommen, tendiert mehr Reif dazu sich an den inneren Kühlrippen 34 der
Bodenreihe 84a als an Kühlrippen
anderer Reihen aufzubauen. Deshalb ist der Abstand zwischen den
inneren Kühlrippen
der Bodenreihe 84a größer als
der Abstand zwischen den inneren Kühlrippen anderer Reihen. Der
vergrößerte Abstand
zwischen den inneren Kühlrippen
der Boden reihe erlaubt es, dass sich eine größere Menge Reif an den inneren
Kühlrippen
der Bodenreihe bildet, während
immer noch genügend
Raum frei bleibt, dass die Luft zwischen dem aufgebauten Reif strömt. Dieser
vergrößerte Raum
zwischen den Kühlrippen erlaubt
ein größeres Zeitintervall
bis das Heizelement 26 betätigt werden muss, um den Reif,
der sich auf dem Verdampfer gebildet hat, zu schmelzen.
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Die
Verwendung fünf
separater Streifen 35 zur Ausformung der Kühlrippen,
ermöglicht
den Abstand zwischen den inneren Kühlrippen 32 der letzten
Reihe 84e zu vergrößern ohne
Abfall an Kühlrippenmaterial
zu produzieren. Da jede Reihe 84 aus einem separaten zusammenhängenden
Streifen 33 geformt wird, wird der zusammenhängende Streifen 33e zur
Bildung der letzten Reihe 84e langsamer verbraucht als
die Streifen zur Bildung der anderen Reihen. Dass es ermöglicht wird
die kontinuierlichen Streifen 33 in unterschiedlichen Raten
zu verbrauchen, verhindert Abfall an Kühlrippenmaterial oder erhöhte Komplexität verglichen
mit den Prozessen bei denen die Kühlrippen aus einer großen Platte
und nicht fünf
schmalen Streifen gebildet werden. Um einen vergrößerten Abstand
zwischen den Kühlrippen am
Ende des Verdampfers zu ermöglichen,
muss, wenn eine große
Platte verwendet wird um die Kühlrippen
zu formen, jede andere Kühlrippe
zurecht geschnitten werden, um zu ermöglichen, dass der Abstand zwischen
den Kühlrippen
am Ende des Verdampfers größer ist,
als der Abstand zwischen den Kühlrippen
an dem übrigen
Teil des Verdampfers. Der Vorgang des Zurechtschneiden des Kühlrippen hat
den unerwünschten
Effekt, dass Kühlrippenmaterialabfall
entsteht. Neben dem Zurechtschneiden der Kühlrippen ist es ein anderer
Ansatz zwei verschiedene Gruppen innerer Kühlrippen zu verwenden. Eine
Gruppe Kühlrippen
würde sich über die
Gesamtlänge
der Säule
von Rohrverläufen
erstrecken. Eine zweite Gruppe von Kühlrippen würde am Ende gekürzt um den
vergrößerten Abstand
am Boden des Verdampfers zu definieren. Jedoch ist auch dieser Ansatz
unerwünscht,
da er die Komplexität
der inneren Kühlrippen
vergrößern würde. Indem
ein separater kontinuierlicher Streifen 33 für jeden
Kanal 80 bereitgestellt wird, kann der Abstand zwischen
den inneren Kühlrippen
am Ende des Verdampfers vergrößert werden,
ohne dass Kühlrippenabfallmaterial oder
eine größere Kompliziertheit
entsteht.
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Die
Verwendung einzelner Streifen 33 für jeden Kanal 80,
um die inneren Kühlrippen 32 zu
formen, ermöglicht
auch den Abstand zwischen den Kühlrippen 32 über die
bevorzugte Ausführungsform hinaus,
wie in den 7–10 gezeigt,
zu variieren. Zusätzlich
zum Erhöhen
des Abstands zwischen den inneren Kühlrippen 32b der letzten
Reihe 84e, kann der Abstand zwischen den inneren Kühlrippen 32 der
anderen Reihen 84 auch erhöht werden, indem die Installation
der inneren Kühlrippen 32 in
jedem zweiten Kühlrippenhalter 82 für den gewünschten
Kanal 80 unterlassen wird. Der Abstand zwischen den inneren
Kühlrippen 32 kann
weiter erhöht
werden, indem die Installation der inneren Kühlrippen 32 in zwei
oder mehr aufeinanderfolgenden Kühlrippenhaltern 82 unterlassen
wird.
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Zusätzlich zum
Variieren des Abstands zwischen den inneren Kühlrippen einer Reihe innerer Kühlrippen
und innerer Kühlrippen
einer anderen Reihe, kann auch der Abstand zwischen den inneren Kühlrippen
innerhalb der selben Reihe innerer Kühlrippen verändert werden.
Dies kann bewirkt werden, indem selektiv die Installation innerer
Kühlrippen 32 in
bestimmten vorbestimmten Kühlrippenhaltern 82 unterlassen
wird. Die Möglichkeit
den Abstand zwischen den inneren Kühlrippen innerhalb der selben Reihe
zu verändern
eröffnet
mehrere Vorteile gegenüber
einem Verdampfer, der einen einheitlichen Abstand zwischen den Kühlrippen
hat. Zuerst, da die Möglichkeit
besteht den Abstand zwischen den inneren Kühlrippen der selben Reihe zu
variieren, kann der Abstand zwischen den inneren Kühlrippen
an einer Seite des Verdampfers größer sein als der Abstand zwischen
den inneren Kühlrippen
an der anderen Seite des Verdampfers. Diese Kühlrippenanordnung ist insbesondere
wichtig, wenn der Kühlschrank ein
Gemüsefach
aufweist. Da Gemüse
und Früchte im
Allgemeinen eine große
Menge Feuchtigkeit enthalten, hat die Luft, die aus dem Gemüsefach kommt, einen
größeren. Feuchtigkeitsgehalt
als die Luft von anderen Teilen des Kühlschranks. Abhängig vom
Design der Luftkorridore, die zu dem Verdampfer führen, kann
die Luft, die von dem Gemüsefach
gezogen wird, mehr zu einer Seite des Verdampfers geleitet werden
als zu einer anderen Seite des Verdampfers. Deshalb wird an der
Seite des Verdampfers, in welche die Luft vom Gemüsefach strömt, mehr
Reif entstehen. Indem der Abstand zwischen den inneren Kühlrippen
an der Seite, an der die Luft vom Gemüsefach kommt, erhöht wird,
kann Luft durch den gesamten Verdampfer fließen, sogar wenn sich ein größere Menge
Reif an der einen Seite des Verdampfers befindet.
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Die
Möglichkeit
den Abstand zwischen der selben Reihe zu variieren, ermöglicht es,
kürzere Reihen
innere Kühlrippen
auszuformen. Dies kann erreicht werden, indem selektiv unterlassen
wird, innere Kühlrippen
in die Kühlrippenhalter 82 an
einem Ende des Kanals 80 einzufügen und indem kürzere Rohrverläufe 48 verwendet
werden, die in die inneren Kühlrippen 32 des
Kanals 80 eingefügt
werden. Die Bildung kürzerer
Reihen innerer Kühlrippen
und Rohrverläufen
ermöglicht,
dass der Verdampfer in einer nicht-rechteckigen Form ausgeformt
wird, so dass falls notwendig Raum für zusätzliche Bauteile zur Verfügung steht.
Zum Beispiel ermöglicht
ein nicht-rechteckig geformter Verdampfer, dass eine Aussparung
an einer Seite des Verdampfers gebildet wird. Ein ausgesparter Teil
des Verdampfers stellt den nötigen
Raum zur Verfügung
für eine
Befestigung des Verdampfers an den Kühlschrank während es weiterhin möglich ist,
dass sich die verbleibenden Teile des Verdampfers über den
Korridor des Luftstroms erstrecken. Ein eingezogner Teil des Verdampfers
stellt auch den notwendigen Raum zur Verfügung, um einen Sensor oder
ein Steuermodul im Kühlschrank
anbringen zu können,
während
die verbleibenden Teile des Verdampfers sich über den Korridor des Luftstroms
erstrecken.
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Zusätzlich zum
Vermehren oder Verringern der Anzahl der Rohrverläufe in jeder
Säule,
um die Kühlkapazität des Verdampfers
zu steigern oder zu vermindern, kann auch die Breite des Verdampfers variiert
werden, um auf die Kühlkapazität des Verdampfers
zu wirken. Letzteres kann bewirkt werden, indem die Anzahl der Säulen vergrößert oder
verringert wird.
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11–14 zeigen
eine Ausführungsform
mit einer größeren Breite.
In dieser alternativen Ausführungsform
ist das Rohrbündel 102 mit
vier Säulen 104 von
Rohrverläufen
ausgeformt. Die vergrößerte Anzahl
Säulen
vergrößert die
Breite 106 des Verdampfers 108 und dadurch die
Kühlkapazität des Verdampfers 108.
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Die
alternative Ausführungsform
stellt auch ein Rohrbündel 102 dar,
das eine ungerade Anzahl Rohrverläufe 110 in jeder Säule 104 aufweist.
Um die unge rade Anzahl Rohrverläufe
zu beherbergen, definiert die letzte Reihe 112 der inneren
Kühlrippen
nicht nur Schlitze, die mit der Umkehrkrümmung 114 ausgerichtet
sind, sondern auch Schlitze, die ausgerichtet sind die Endbiegungen 116 aufzunehmen.
Deshalb ist es manchmal notwendig innere Kühlrippen in einer Reihe zu
haben, die anders sind als innere Kühlrippen in anderen Reihen.
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Verschiedene
Merkmale der vorliegenden Erfindung wurden unter Bezugnahme der
bevorzugten Ausführungsformen
beschrieben. Es soll verstanden werden, dass Abänderungen an dem Verfahren und
dem resultierenden Verdampfer innerhalb des Rahmens der vorliegenden
Erfindung gemacht werden können.
Zum Beispiel, zeigen die oberen Ausführungsformen, dass jede innere
Kühlrippe
von der vorangegangenen inneren Kühlrippe in der benachbarten
Reihe versetzt ist. Es kann ein Verdampfer hergestellt werden, wobei
nur einige innere Kühlrippen
von vorangegangenen inneren Kühlrippen
in der benachbarten Reihe versetzt sind, während andere innere Kühlrippen
in Flucht sind mit den vorangegangenen inneren Kühlrippen der benachbarten Reihe. Solch
ein Verdampfer würde
weiterhin den Vorteil des vergrößerten Konvektionswärmetransfer
durch Staffeln einiger innerer Kühlrippen
aufweisen.