DE60116922T2

DE60116922T2 - Kondensator

Info

Publication number: DE60116922T2
Application number: DE60116922T
Authority: DE
Inventors: Manaka łOyama Regional Office Oyamashi Hideaki
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Mahle Behr Thermal Systems Japan Ltd
Priority date: 2000-06-20
Filing date: 2001-06-20
Publication date: 2006-09-14
Anticipated expiration: 2021-06-21
Also published as: DE60116922D1; US20020007646A1; EP1167910A2; ATE317100T1; ES2257360T3; EP1167910B1; EP1167910A3

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Verwendung eines Kondensators und ein Kühlsystem für beispielsweise Fahrzeugklimaanlagen.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Wie in 8 gezeigt, weist ein üblicher Kondensator vom Mehrstromtyp zur Verwendung in Fahrzeugklimaanlagen ein Paar von vertikalen Sammlern 1 und 1, die entfernt voneinander angeordnet sind, und eine Mehrzahl von horizontalen, flachen Rohren 2 als Wärmeaustausch-Rohre auf, die zwischen den Sammlern mit bestimmten Abständen in Hoch-und-Runter-Richtung angeordnet sind, wobei ihre gegenüberliegenden Enden mit den Sammlern verbunden sind. Einer der Sammler 1 ist an seinem oberen Endabschnitt mit einem Kühlmitteleinlass 1a versehen, und der andere Sammler 1 ist an seinem unteren Abschnitt mit einem Kühlmittelauslass 1b versehen. Ferner sind die Sammler 1 mit Trennwänden 5 versehen, die jeweils an einem vorbestimmten Abschnitt angeordnet sind zum Unterteilen des Inneren des Sammlers, so dass dadurch die zuvor genannte Mehrzahl von flachen Rohren 2 in eine Mehrzahl von Passagen P1 bis P3 gruppiert wird.
Daher passiert bei diesem Kondensator das von dem Kühlmitteleinlass 1a eingeleitete Kühlmittel der Reihe nach in mäandernder Weise nach unten durch jede Passage P1 bis P3 hindurch und strömt dann aus dem Kühlmittelauslass 1b aus. Während des Passierens durch diese Passagen tauscht das Kühlmittel Wärme mit der Umgebungsluft aus, so dass es zu einem verflüssigten Kühlmittel kondensiert.
Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung analysierten die Stauung des verflüssigten Kühlmittels in dem zuvor genannten Kondensator unter Verwendung einer Thermographie. Gemäß den Ergebnissen der Analyse, wie in den 9 und 10 gezeigt, tendiert das verflüssigte Kühlmittel RL dazu, in dem strömungsabwärtigen, unteren Abschnitt in jeder Passage P1–P3 zu stauen. Im Detail hat bei dem üblichen Kondensator die Kühlmittelverflüssigung bereits an dem Endabschnitt in der ersten Passage P1 begonnen. Daher verbleibt das verflüssigte Kühlmittel RL am Boden des Sammlerabschnitts, der die erste und die zweite Passage P1 und P2 verbindet, was die sogenannte Flüssigkeitsstauung verursachen kann. Da dieses gestaute, verflüssigte Kühlmittel RL die Rohreinlässe des unteren Abschnitts der zweiten Passage P2 blockiert, strömt nur das verflüssigte Kühlmittel RL in die unteren Rohre 2 der zweiten Passage P2 ein. Gleichfalls strömt nur das verflüssigte Kühlmittel RL in die unteren Rohre 2 der dritten Passage P3 ein. Da jene Abschnitte, durch welche nur das verflüssigte Kühlmittel RL hindurchströmt, keinen effizienten Wärmeaustausch durchführen können, nimmt eine wirksame Wärmeaustauschfläche ab, was eine Verschlechterung in der Kühlleistung bewirkt.
Ferner behindert das verflüssigte Kühlmittel RL die Kühlmittelzirkulation, was in einem erhöhten Kühlmittel-Strömungswiderstand resultiert.
US 6,021,846 offenbart einen Duplex-Wärmetauscher, aufweisend: eine Mehrzahl von Teil-Wärmetauschern, wobei die Teil-Wärmetauscher jeweils einen dort hindurch ausgebildeten Kreislauf für ein Wärmeaustauschmedium aufweisen, und ein Verbindungsmittel, um die Kreisläufe in Fluidverbindung miteinander zu verbinden, wobei jeder der Teil-Wärmetauscher aufweist: eine Mehrzahl von Rohren, die parallel zueinander angeordnet sind, und ein Paar von hohlen Sammlern, mit welchen beide Enden jedes Rohres in Fluidverbindung verbunden sind, wobei die Teil-Wärmetauscher vorne und hinten in Richtung eines Luftstroms angeordnet sind, so dass einer der Teil-Wärmetauscher windwärts weist, wobei der andere der Teil-Wärmetauscher auf der windabgewandten Seite liegt, und wobei die durch die Teil-Wärmetauscher hindurch ausgebildeten Kreisläufe für das Wärmeaustauschmedium parallel miteinander verbunden sind.
US 5,730,212 offenbart einen Kühlmittelkondensator zur Verwendung in einer Fahrzeugklimaanlage, der aufweist: ein Paar von Sammlern, welche einen Einlass und einen Auslass für ein Kühlmittel bilden und welche mittels einer Mehrzahl von Rohren verbunden sind, wobei die Anzahl von Wendungen mittels Separatoren auf zwei eingerichtet sein kann, und wobei die Rohre zu einer Kombination von 11, 11 und 10 oder 16, 12 und 4 eingerichtet sein können.
US 6,062,303 offenbart einen Kondensator vom Mehrstromtyp, der aufweist: ein Paar von Sammlerleitungen, die parallel zueinander angeordnet sind und die so eingerichtet sind, dass sie einen Einlass und einen Auslass aufweisen, eine Mehrzahl von Rohren, die mit ihren gegenüberliegenden Enden jeweils mit den Sammlerleitungen verbunden sind, wenigstens ein Paar von Trennwänden, die in den Sammlerleitungen angeordnet sind, und wobei eine Fläche einer Passage an der Einlassseite, die von der Kammer an der Einlassseite der von den Trennwänden unterteilten Kammern, in welche das Kühlmittel durch den Einlass hindurch eingeleitet wird und welche in der einen der Sammlerleitungen ausgebildet ist, der gegenüberliegenden Kammer, die in der anderen der Sammlerleitungen ausgebildet ist, und einer Mehrzahl von Rohren definiert ist, die sich zwischen den Kammern erstrecken, etwa 30% bis 65% einer Gesamtfläche aller der Passagen beträgt.
US 5,482,112 offenbart einen Kondensator, der aufweist: eine Mehrzahl von Flusspassagen definierenden Rohrelementen und ein Paar von Sammlern, die an gegenüberliegenden Enden der Rohrelemente angeordnet sind, wobei der eine/oder der andere Sammler einen Kühlmitteleinlass und einen Kühlmittelauslass definiert, wobei beide Sammler mittels einer Trennwand in zwei Abschnitte unterteilt sind, so dass die gesamte Kühlmittelpassage in eine Einlassseitengruppe, eine Zwischengruppe und eine Auslassseitengruppe unterteilt ist, und wobei die Zwischengruppe eine Querschnittsfläche aufweist, die kleiner als jene der Einlassseitengruppe ist und die größer als jene der Auslassseitengruppe ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Ein Ziel der Erfindung ist es, eine Kondensatorverwendung und ein Kühlsystem mit einem verringerten Kühlmittel-Strömungswiderstand und einer verbesserten Kühlleistung bereitzustellen.
Dies wird mit den Gegenständen mit den Merkmalen in Anspruch 1 bzw. Anspruch 3 erreicht.
Bei diesem Kondensator geht das gasförmige Kühlmittel, das aus den Wärmeaustausch-Rohren herausgeströmt ist, die die Passage der strömungsaufwärtigen Seite (Unterseitenpassage) bilden, in kräftiger Weise in dem benachbarte Passagen verbindenden Kühlmittel-Wendeabschnitt des Sammlers nach oben, und das aufsteigende Kühlmittel strömt in die Wärmeaustausch-Rohre ein, die die Passage der strömungsabwärtigen Seite (Oberseitenpassage) bilden. Daher wird das verflüssigte Kühlmittel durch den Hochblaseffekt dieses aufsteigenden Kühlmittels nach oben gedrückt und strömt in gleichmäßiger Weise in die Wärmeaustausch-Rohre ein, die die Passage der strömungsabwärtigen Seite (Oberseitenpassage) bilden. Dies verhindert eine Stauung des verflüssigten Kühlmittels, was eine große, wirksame Wärmeaustauschfläche des Wärmeaustauschabschnitts aufrechterhält und einen gleichverteilten, gleichmäßigen Kühlmittelstrom in jeder Passage ermöglicht.
Gemäß der Erfindung weist die Mehrzahl von Passagen drei oder mehr Passagen auf, mit einer ersten Passage, einer zweiten Passage und einer dritten Passage, durch welche hindurch das von dem Kühlmitteleinlass eingeleitete Kühlmittel der Reihe nach passiert, wobei ein Reduzierungsverhältnis einer Querschnittsfläche der zweiten Passage zu einer Querschnittsfläche der ersten Passage 50% oder mehr ist, und wobei ein Reduzierungsverhältnis einer Querschnittsfläche der dritten Passage zu einer Querschnittsfläche der zweiten Passage 40% oder mehr ist. Dies hat den Effekt, dass der zuvor genannte Kühlmittel-Hochblaseffekt durch den die benachbarten Passagen verbindenden Kühlmittel-Wendeabschnitt in vollständiger Weise erzielt werden kann, was in sicherer Weise das Stauen von verflüssigtem Kühlmittel in dem Kühlmittel-Wendeabschnitt verhindern kann.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 und 4 beschrieben.
Andere Ziele und Merkmale werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren aus der folgenden, detaillierten Beschreibung der Erfindung ersichtlich.
Kurzbeschreibung der Figuren
Die Erfindung wird vollständiger beschrieben und besser verstanden aus der folgenden Beschreibung und unter Betrachtung der beigefügten Figuren, von denen:
1 eine Vorderansicht ist, die einen Kondensator gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zur Verwendung in Fahrzeugklimaanlagen zeigt,
2 eine schematische Vorderansicht ist, die eine Kühlmittelkreislauf-Anordnung des Kondensators gemäß der Ausführungsform zeigt,
3 eine vergrößerte Querschnittsansicht ist, die einen ersten Kühlmittel-Wendeabschnitt und dessen Umgebung des Kondensators gemäß der Ausführungsform zeigt,
4 eine schematische Querschnittsansicht ist, die eine Kühlmittelkreislauf-Anordnung eines Kondensators gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zur Verwendung in Fahrzeugklimaanlagen zeigt,
5 eine schematische Querschnittsansicht ist, die eine Kühlmittelkreislauf-Anordnung eines Kondensators gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung zur Verwendung in Fahrzeugklimaanlagen zeigt,
6 eine schematische Querschnittsansicht ist, die eine Kühlmittelkreislauf-Anordnung eines Kondensators gemäß einem Vergleichsbeispiel zur Verwendung in Fahrzeugklimaanlagen zeigt,
7 ein Diagramm ist, das ein Verhältnis zwischen einem Kühlmittel-Strömungswiderstand und einem Kühlmittel-Zirkulationsbetrag des erfindungsgemäßen Kondensators und des Vergleichskondensators zeigt,
8 eine teilweise ausgesparte Vorderansicht ist, die einen üblichen Kondensator zur Verwendung in Fahrzeugklimaanlagen zeigt,
9 eine schematische Vorderansicht ist, die eine Kühlmittelkreislauf-Anordnung des üblichen Kondensators zeigt, und
10 eine schematische Querschnittsansicht ist, die einen ersten Kühlmittel-Wendeabschnitt und dessen Umgebung des üblichen Kondensators zeigt.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die 1 und 2 zeigen einen Kondensator vom Mehrstromtyp gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zur Verwendung in Fahrzeugklimaanlagen.
Wie in diesen Figuren gezeigt, weist dieser Kondensator ein Paar eines rechten und eines linken Sammlers 11 und 11 auf, die mit einem bestimmten Abstand angeordnet sind. Zwischen diesen Sammlern 11 und 11 sind eine Mehrzahl von flachen Rohren 12 als Wärmeaustausch-Rohre horizontal in bestimmten Abständen in Vertikalrichtung angeordnet, wobei ihre gegenüberliegenden Enden mit den Sammlern 11 und 11 verbunden sind. Ferner sind Wellrippen 13 zwischen benachbarten, flachen Rohren 12 und an den äußersten, flachen Rohren 12 vorgesehen. Ferner ist an der Außenseite jeder äußersten Wellrippe 13 eine streifenförmige Seitenplatte 14 vorgesehen zum Schützen der äußersten Wellrippe 13.
An der Unterseite des einen Sammlers 11 (rechten Sammlers) ist ein Kühlmitteleinlass 11a vorgesehen. Andererseits ist an der Oberseite des anderen Sammlers 11 (linken Sammlers) ein Kühlmittelauslass 11b vorgesehen.
Ferner ist an einem vorbestimmten Abschnitt jedes Sammlers 11 eine Trennwand 16 vorgesehen, welche das Innere des Sammlers 11 in dessen Längsrichtung unterteilt, so dass dadurch die zuvor genannte Mehrzahl von flachen Rohren 12 in drei Passagen unterteilt sind, die erste Passage P1 (unterste Passage), die zweite Passage P2 (mittlere Passage) und die dritte Passage P3 (oberste Passage).
Der Sammlerabschnitt des linken Sammlers 11, welcher die erste Passage P1 mit den zweiten Passagen P1 und P2 verbindet, bildet einen ersten Kühlmittel-Wendeabschnitt T1, und der Sammlerabschnitt des rechten Sammlers 11, welcher die zweite Passage P2 mit der dritten Passage P3 verbindet, bildet einen zweiten Kühlmittel-Wendeabschnitt T2.
Bei der zuvor genannten Ausführungsform ist, obwohl der den Wendeabschnitt T1 oder T2 bildende Sammlerabschnitt ausgebildet ist durch Unterteilen eines einzigen, zylindrischen Sammlers 11 mit einer Trennwand 16, die Erfindung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann jeder den Wendeabschnitt T1 und T2 bildende Sammlerabschnitt von einer separaten, individuellen Sammlerleitung gebildet sein.
Bei dieser Ausführungsform ist jede Passage P1–P3 in der Querschnittsfläche schrittweise in Richtung zu der Passage der strömungsabwärtigen Seite (Oberseitenpassage) für jede Passage vermindert. Gemäß der Erfindung sollte das Reduzierungsverhältnis der Querschnittsfläche der Passage der strömungsabwärtigen Seite (Oberseitenpassage) der beiden benachbarten Passagen zu deren Passage der strömungsaufwärtigen Seite (Unterseitenpassage) auf 20% oder mehr eingerichtet sein, und es ist bevorzugt, dass das Reduzierungsverhältnis auf 30% oder mehr eingerichtet ist. Das zuvor genannte Reduzierungsverhältnis (%) kann mittels der folgenden Formel erhalten werden: (1 – PL/PU) × 100(%), wobei „PU" eine Querschnittsfläche der Passage der strömungsaufwärtigen Seite ist und „PL" jene der Passage der strömungsabwärtigen Seite ist. Wenn das zuvor genannte Reduzierungsverhältnis kleiner als 20% ist, kann in dem Sammler 11 zwischen den benachbarten Passagen in dem Kühlmittel-Wendeabschnitt T1 und T2 eine ausreichende Strömungsgeschwindigkeit (Kraft) des Kühlmittels nicht vollständig sichergestellt werden, was in einem ineffizienten Kühlmittel-Hochblaseffekt resultiert, was wiederum eine Stauung des verflüssigten Kühlmittels bewirken kann.
Gemäß der Erfindung ist es bevorzugt, dass das zuvor genannte Reduzierungsverhältnis bei jeglichen zwei benachbarten Passagen auf 25% oder mehr eingerichtet ist. Es ist bevorzugter, dass das Reduzierungsverhältnis der Querschnittsfläche der zweiten Passage zu der Querschnittfläche der ersten Passage 50% oder mehr ist und dass das Reduzierungsverhältnis der Querschnittsfläche der dritten Passage zu der Querschnittsfläche der zweiten Passage 40% oder mehr ist.
Bei dem Kondensator dieser Ausführungsform weisen alle der flachen Rohre 12 die gleiche Struktur auf, und daher ist die Querschnittsfläche jeder Passage P1–P3 proportional zu der Anzahl von Rohren jeder Passage P1–P3. Daher entspricht das Reduzierungsverhältnis der Querschnittsfläche zwischen benachbarten Passagen dem Reduzierungsverhältnis der Anzahl von Rohren zwischen den benachbarten Passagen. Bei dem wie in 2 gezeigten Kondensator dieser Ausführungsform weist die erste Passage P1 22 flache Rohre auf, weist die zweite Passage P2 9 flache Rohre auf und weist die dritte Passage P3 5 flache Rohre auf. Demgemäß ist das Reduzierungsverhältnis der Querschnittsflächen zwischen der ersten und der zweiten Passage P1 und P2 59,1%, und jenes zwischen der zweiten und der dritten Passage P2 und P3 ist 44,4%.
Gemäß der Erfindung kann jedoch das Reduzierungsverhältnis der Querschnittsflächen zwischen benachbarten Passagen derart eingerichtet sein, dass jede Passage von der gleichen Anzahl von Rohren gebildet ist, die eine unterschiedliche Querschnittsfläche aufweisen.
Gemäß der Erfindung ist es, obwohl die Gesamtanzahl der Passagen nicht speziell begrenzt ist, bevorzugt, dass die Gesamtanzahl mit 2 bis 5 und bevorzugter 3 oder 4 vorgegeben ist. Die am meisten geeignete Gesamtanzahl ist 3. Wenn die Gesamtanzahl von Passagen zu groß vorgegeben ist, wird das Reduzierungsverhältnis der Querschnittsflächen zwischen benachbarten Passagen, d.h. bei der zuvor genannten Ausführungsform das Reduzierungsverhältnis der Rohranzahl zwischen den benachbarten Passagen, zu klein, was Schwierigkeiten beim Sicherstellen des zuvor genannten Reduzierungsverhältnisses verursacht. Daher kann kein wirksamer Kühlmittel-Hochblaseffekt erzielt werden.
Ferner ist es bei der Erfindung bevorzugt, dass die Querschnittsfläche jeder Passage für jede Passage schrittweise in Richtung zur strömungsabwärtigen Seite (Oberseite) hin vermindert ist. Jedoch kann der Wärmeaustauschkern benachbarte Passagen aufweisen, die jeweils die gleiche Querschnittsfläche haben. Daher sollte verstanden werden, dass die Erfindung solch einen Kondensator abdeckt, der benachbarte Passagen aufweist, die jeweils die gleiche Querschnittsfläche haben, wenn nicht anderweitig klar definiert.
Zu dem Kondensator der zuvor genannten Ausführungsform zurückkehrend passiert das von dem Kühlmitteleinlass 11a eingeleitete Kühlmittel der Reihe nach in mäandernder Weise durch die erste bis dritte Passage P1–P3 hindurch nach oben und strömt aus dem Kühlmittelauslass 11b aus. Beim Passieren durch diese Passagen hindurch tauscht das Kühlmittel Wärme mit der Umgebungsluft aus, so dass es allmählich kondensiert und verflüssigt.
Zu diesem Zeitpunkt beginnt die Verflüssigung des gasförmigen Kühlmittels, das von dem Kühlmitteleinlass 11a eingeleitet wurde, beispielsweise an dem Endabschnitt der ersten Passage P1, und das verflüssigte Kühlmittel RL strömt aus den Rohrauslässen der ersten Passage P1 aus und tendiert dazu, in dem ersten Kühlmittel-Wendeabschnitt T1 nach unten zu fließen, wie in 3 gezeigt. Andererseits strömt das gasförmige Kühlmittel RG aus den Rohrauslässen der ersten Passage P1 aus und geht in kräftiger Weise in dem ersten Wendeabschnitt T1 nach oben. Dieses ansteigende, gasförmige Kühlmittel RG drückt das zuvor genannte, verflüssigte Kühlmittel RL nach oben. Auf diese Weise geht das verflüssigte Kühlmittel RL in dem ersten Kühlmittel-Wendeabschnitt T1 zusammen mit dem gasförmigen Kühlmittel RG nach oben, und diese hochsteigende Mischung von Kühlmittel wird gleich und gleichmäßig in jedes flache Rohr 12 hinein verteilt, dass die zweite Passage P2 bildet.
Bei dieser Ausführungsform kann, da die Querschnittsfläche der zweiten Passage P2 auf das zuvor genannte, spezifische Reduzierungsverhältnis zu jener der ersten Passage P1 eingerichtet ist, die Strömungsgeschwindigkeit des in dem ersten Kühlmittel-Wendeabschnitt T1 zwischen der ersten und der zweiten Passage P1 und P2 aufsteigenden, gasförmigen Kühlmittels ausreichend sichergestellt werden. Daher kann mittels des aufsteigenden Kühlmittels ein ausreichender Hochblaseffekt in dem Kühlmittel-Wendeabschnitt T1 erzielt werden, was wiederum in sicherer Weise das Stauen von verflüssigtem Kühlmittel RL in dem unteren Abschnitt des Kühlmittel-Wendeabschnitts T1 verhindern kann.
Bezüglich des Kühlmittels, welches von der zweiten Passage P2 aus über den zweiten Kühlmittel-Wendeabschnitt T2 in die dritte Passage P3 strömen wird, kann ein ähnliches Phänomen beobachtet werden. Das gasförmige Kühlmittel RG, welches in dem zweiten Kühlmittel-Wendeabschnitt T2 in kräftiger Weise nach oben geht, wird das verflüssigte Kühlmittel RL, welches zum Nachuntenfließen tendiert, nach oben drücken, und daher kann dieses ansteigende Kühlmittel gleichmäßig in jedes flache Rohr 12 einströmen, dass die dritte Passage P3 bildet. Infolgedessen kann ein Flüssigkeitsstau durch das verflüssigte Kühlmittel verhindert werden.
Daher kann gemäß dem Kondensator dieser Ausführungsform, da ein Stauen des verflüssigtes Kühlmittels verhindert werden kann, die gesamte Kernfläche wirksam als ein Wärmeaustauschabschnitt genutzt werden, was in einer erhöhten Kühlleistung resultiert.
Ferner kann, da sich das Kühlmittel nicht stauen wird und in gleichverteilter Weise durch den gesamten Bereich jeder Passage hindurchpassieren wird, der Kühlmittel-Strömungswiderstand reduziert werden, was in einer zusätzlich erhöhten Wärmeaustauschleistung resultiert.
Als Nächstes werden erfindungsgemäße Beispiele und ein Vergleichsbeispiel erläutert.
<Erstes Beispiel>
Ein Kondensator wurde gemäß der zuvor genannten, in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsform hergestellt. Dieser Kondensator weist drei Passagen auf, d.h. die unterste, erste Passage P1, die mittlere, zweite Passage P2 und die oberste, dritte Passage P3. Die erste, die zweite und die dritte Passage P1, P2 und P3 weisen zweiundzwanzig (22) Rohre, neun (9) Rohre bzw. fünf (5) Rohre auf. Bei diesem Kondensator ist das Reduzierungsverhältnis der Querschnittsfläche der zweiten Passage P2 zu jener der ersten Passage P1 59,1% und ist das Reduzierungsverhältnis der Querschnittfläche der dritten Passage P3 zu jener der zweiten Passage P2 44,4%.
<Zweites Beispiel>
Wie in 4 gezeigt, wurde ein Kondensator mit drei Passagen hergestellt, d.h. der untersten, ersten Passage P1, der mittleren, zweiten Passage P2 und der obersten, dritten Passage P3. Die erste, die zweite und die dritte Passage P1, P2 und P3 weisen achtzehn (18) Rohre, neun (9) Rohre bzw. fünf (5) Rohre auf. Die weitere Struktur ist die gleiche wie die des Kondensators des ersten Beispiels. Bei diesem Kondensator ist das Reduzierungsverhältnis der Querschnittsfläche der zweiten Passage P2 zu jener der ersten Passage P1 50% und ist das Reduzierungsverhältnis der Querschnittfläche der dritten Passage P3 zu jener der zweiten Passage P2 44,4%.
Bei der in 4 gezeigten, zweiten Ausführungsform sind gleiche oder entsprechende Bezugszeichen, wie bei dem ersten Beispiel, dem gleichen Abschnitt oder entsprechenden Abschnitt zugewiesen (in gleicher Weise werden gleiche oder entsprechende Bezugszeichen bei dem folgenden, dritten Beispiel, das in 5 gezeigt ist, und dem folgenden Vergleichsbeispiel, das in 6 gezeigt ist, zugewiesen).
<Drittes Beispiel>
Wie in 5 gezeigt, wurde ein Kondensator mit vier Passagen hergestellt, d.h. der untersten, ersten Passage P1 der unteren, mittleren, zweiten Passage P2, der oberen, mittleren, dritten Passage P3 und der obersten, vierten Passage P4. Die erste, die zweite, die dritte und die vierte Passage P1, P2, P3 und P4 weisen dreizehn (13) Rohre, neun (9) Rohre, sechs (6) Rohre bzw. vier (4) Rohre auf. Die weitere Struktur ist die gleiche wie die des Kondensators des ersten Beispiels. Bei diesem Kondensator ist das Reduzierungsverhältnis der Querschnittsfläche der zweiten Passage P2 zu jener der ersten Passage P1 30,8%, ist das Reduzierungsverhältnis der Querschnittfläche der dritten Passage P3 zu jener der zweiten Passage P2 33,3% und ist das Reduzierungsverhältnis der Querschnittfläche der vierten Passage P4 zu jener der dritten Passage P3 33,3%. In 5 bezeichnet das Bezugszeichen T4 einen vierten Kühlmittel-Wendeabschnitt (das gleiche Zeichen wird in 6 verwendet).
<Vergleichsbeispiel>
Wie in 6 gezeigt, wurde ein Kondensator mit vier Passagen hergestellt, d.h. der obersten, ersten Passage P1, der oberen, mittleren, zweiten Passage P2, der unteren, mittleren, dritten Passage P3 und der untersten, vierten Passage P4. Die erste, die zweite, die dritte und die vierte Passage P1, P2, P3 und P4 weisen dreizehn (13) Rohre, neun (9) Rohre, sechs (6) Rohre bzw. vier (4) Rohre auf. Die weitere Struktur ist die gleiche wie die des Kondensators des ersten Beispiels. Dieser Kondensator gemäß dem Vergleichsbeispiel weist eine symmetrische Konfiguration auf, die um 180 Grad zu dem zuvor genannten Kondensator gemäß dem dritten Beispiel gedreht ist. Demgemäß ist bei diesem Kondensator das Reduzierungsverhältnis der Querschnittsfläche der zweiten Passage P2 zu jener der ersten Passage P1 30,8%, ist das Reduzierungsverhältnis der Querschnittfläche der dritten Passage P3 zu jener der zweiten Passage P2 33,3% und ist das Reduzierungsverhältnis der Querschnittfläche der vierten Passage P4 zu jener der dritten Passage P3 33,3%.
<Auswertung für ein gestautes, flüssiges Kühlmittel>
Bei den zuvor genannten Beispielen und dem Vergleichsbeispiel wurde basierend auf der Temperaturverteilung eines Thermographiebildes beobachtet, ob sich ein verflüssigtes Kühlmittel (Niedrigtemperatur-Kühlmittel) staut oder nicht. Gemäß der Beobachtung nimmt bei den Kondensatoren des ersten bis dritten Beispiels die Kühlmitteltemperatur allmählich in Richtung zu dem strömungsabwärtigen Abschnitt hin in jeder Passage ab, wobei keine Abweichung in der Temperaturverteilung vorhanden war und kein Stau von verflüssigtem Kühlmittel beobachtet wurde. Ferner existierte bei dem Kondensator gemäß dem Vergleichsbeispiel in dem unteren Abschnitt jeder Passage ein Niedrigtemperaturbereich, und in dem unteren Abschnitt wurde ein Stau von verflüssigtem Kühlmittel beobachtet.
<Auswertung für den Kühlmittel-Strömungswiderstand>
Es wurde das Verhältnis zwischen dem Kühlmittel-Strömungswiderstand (kPa) und dem Kühlmittel-Zirkulationsbetrag (kg/h) in jedem Kondensator der zuvor genannten Beispiele und des Vergleichsbeispiels gemessen. Die Messergebnisse sind in dem Diagramm von 7 gezeigt. In diesem Diagramm bezeichnen „A1", „A2" und „A3" das erste, das zweite bzw. das dritte Beispiel und bezeichnet „B" das Vergleichsbeispiel.
Wie aus diesem Diagramm ersichtlich wird, wurde bei dem Kondensator gemäß dem ersten bis dritten Beispiel A1–A3 der Kühlmittel-Strömungswiderstand für einen vorbestimmten Kühlmittel-Zirkulationsbetrag im Vergleich zu dem Kondensator gemäß dem Vergleichsbeispiel reduziert.
Unter diesen drei Beispielen konnten insbesondere das erste und das zweite Beispiel A1 und A2 den Strömungswiderstand deutlich reduzieren. Der Grund wird als wie folgt erachtet: Da das Reduzierungsverhältnis der Querschnittsfläche der zweiten Passage P2 zu der Querschnittsfläche der ersten Passage P1 auf 50% oder mehr eingerichtet ist und das Reduzierungsverhältnis der Querschnittsfläche der dritten Passage P3 zu der Querschnittsfläche der zweiten Passage P2 auf 40% oder mehr eingerichtet ist, konnte der Kühlmittel-Hochblaseffekt zwischen benachbarten Passagen vollständig erreicht werden, und daher konnte die Zirkulation des Kühlmittels viel gleichmäßiger realisiert werden.
Daher wird zwischen benachbarten Passagen, wenn das aus der Passage der strömungsaufwärtigen Seite (Unterseitenpassage) ausgeströmte Kühlmittel nach oben geht und in die Passage der strömungsabwärtigen Seite (Oberseitenpassage) einströmt, das verflüssigte Kühlmittel mittels des Hochblaseffektes des ansteigenden Kühlmittels nach oben gedrückt und in die Passage der strömungsabwärtigen Seite (Oberseitenpassage) eingeleitet. Infolgedessen kann ein Stauen des verflüssigten Kühlmittels verhindert werden, was eine genügend wirksame Fläche des Wärmeaustauschabschnittes sicherstellt, was eine erhöhte Kühlleistung ermöglicht. Ferner kann, da das verflüssigte Kühlmittel ohne darin zu stauen durch den gesamten Bereich jeder Passage hindurchpassiert, der Kühlmittel-Strömungswiderstand reduziert werden, was in einer erhöhten Leistung resultiert. In Fällen, in denen das Reduzierungsverhältnis der Querschnittfläche zwischen den vorbestimmten, benachbarten Passagen spezifiziert ist, können die zuvor genannten Effekte in sicherer Weise erzielte werden.
Diese Anmeldung nimmt die Priorität der am 20. Juni 2000 eingereichten, japanischen Patentanmeldung Nr. 2000-183966 in Anspruch.
Die Begriffe und Beschreibungen dieser Patentschrift sind lediglich für erläuternde Zwecke verwendet, und die Erfindung ist nicht auf diese Begriffe und Beschreibungen beschränkt. Es ist verständlich, dass es viele Modifikationen und Substitutionen gibt, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, welcher von den beigefügten Ansprüchen definiert. ist. Die Erfindung erlaubt jegliche Designänderung, wenn sie innerhalb der Grenzen ist, mit welchen der Anspruch versehen wurde.

Claims

Verwendung eines Kondensators, welcher aufweist: ein Paar eines rechten und eines linken Sammlers (11, 11), eine Mehrzahl von Wärmeaustausch-Rohren (12), die mit vorbestimmten Abständen zwischen den Sammlern angeordnet sind, wobei ihre gegenüberliegenden Enden mit den Sammlern verbunden sind, wenigstens eine Trennwand (16), die in einem jeweiligen der Sammler (11) vorgesehen ist zum Unterteilen der Mehrzahl von Wärmeaustausch-Rohren (12) in eine Mehrzahl von Passagen (P1, P2, P3), und einen Kühlmitteleinlass (11a), der an einem Endabschnitt von einem der Sammler (11) vorgesehen ist, und einen Kühlmittelauslass (11b), der an einem gegenüberliegenden Endabschnitt von einem der Sammler (11) vorgesehen ist, wobei die Mehrzahl von Passagen drei oder mehr Passagen aufweist, mit einer ersten Passage (P1), einer zweiten Passage (P2) und einer dritten Passage (P3), durch welche hindurch das von dem Kühlmitteleinlass (11a) eingeleitete Kühlmittel der Reihe nach passiert, wobei eine Querschnittsfläche jeder der Passagen (P1, P2, P3) für jede Passage schrittweise in Richtung zu einer strömungsabwärtigen Seite der Passagen (P1, P2, P3) hin abnimmt, wobei ein Reduzierungsverhältnis einer Querschnittsfläche der zweiten Passage (P2) zu einer Querschnittsfläche der ersten Passage (P1) 50% oder mehr ist, und wobei ein Reduzierungsverhältnis einer Querschnittsfläche der dritten Passage (P3) zu einer Querschnittsfläche der zweiten Passage (P2) 40% oder mehr ist, in einer Weise, dass: der Kondensator sich mit seinen Sammlern (11, 11) vertikal erstreckend und mit den Wärmeaustausch-Rohren (12) horizontal erstreckend vorgesehen ist, wobei der Kühlmitteleinlass (11a) an einer unteren Position vorgesehen ist und der Kühlmittelauslass (11b) an einer oberen Position vorgesehen ist, so dass ein von dem Kühlmitteleinlass (11a) eingeleitetes Kühlmittel der Reihe nach in mäandernder Weise durch die Mehrzahl von Passagen (P1, P2, P3) hindurch nach oben strömt und aus dem Kühlmittelauslass (11b) ausströmt.
Verwendung des Kondensators gemäß Anspruch 1, wobei jedes der Reduzierungsverhältnisse mittels Verminderns der Anzahl der die jeweiligen Passagen (P1, P2, P3) bildenden Wärmeaustausch-Rohre (12) erzielt ist.
Kühlsystem mit einem Kondensator, welcher seinerseits aufweist, ein Paar von einem rechten und einem linken Sammler (11, 12), eine Mehrzahl von Wärmeaustausch-Rohren (12) in vorbestimmten Abständen zwischen den Sammlern, wobei ihre gegenüberliegenden Enden mit den Sammlern verbunden sind, wenigstens eine Trennwand (16), die in einem jeweiligen der Sammler (11) vorgesehen ist zum Unterteilen der Mehrzahl von Wärmeaustausch-Rohren (12) in eine Mehrzahl von Passagen (P1, P2, P3), einen Kühlmitteleinlass (11a), der an einem Endabschnitt von einem der Sammler (11) vorgesehen ist, und einen Kühlmittelauslass (11b), der an einem gegenüberliegenden Endabschnitt von einem der Sammler (11) vorgesehen ist, wobei die Mehrzahl von Passagen drei oder mehr Passagen aufweist, mit einer ersten Passage (P1), einer zweiten Passage (P2) und einer dritten Passage (P3), durch welche hindurch das von dem Kühlmitteleinlass (11a) eingeleitete Kühlmittel der Reihe nach passiert, wobei eine Querschnittsfläche von jeder der Passagen (P1, P2, P3) für jede Passage schrittweise in Richtung zu einer strömungsabwärtigen Seite der Passagen (P1, P2, P3) hin abnimmt, wobei ein Reduzierungsverhältnis einer Querschnittsfläche der zweiten Passage (P2) zu einer Querschnittsfläche der ersten Passage (P1) 50% oder mehr ist, wobei ein Reduzierungsverhältnis einer Querschnittsfläche der dritten Passage (P3) zu einer Querschnittsfläche der zweiten Passage (P2) 40% oder mehr ist, und wobei der Kondensator so angeordnet ist, dass sich seine Sammler (11, 11) vertikal erstrecken, wobei sich die Wärmeaustausch-Rohre (12) horizontal erstrecken, wobei der Kühlmitteleinlass (11a) an einer unteren Position vorgesehen ist und der Kühlmittelauslass (11b) an einer oberen Position vorgesehen ist, so dass ein von dem Kühlmitteleinlass (11a) eingeleitetes Kühlmittel der Reihe nach in mäandernder Weise durch die Mehrzahl von Passagen (P1, P2, P3) hindurch nach oben strömt und aus dem Kühlmittelauslass (11b) ausströmt.
Kühlersystem gemäß Anspruch 3, wobei jedes der Reduzierungsverhältnisse mittels Verminderns der Anzahl der die jeweiligen Passagen (P1, P2, P3) bildenden Wärmeaustausch-Rohre (12) erzielt ist.