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    • 专利摘要:
    Ineinem Wärmetauscherweist ein Kern (22, 22A, 22B) einen ersten Kernabschnitt (22A) mitersten Rohren (20A) und einen zweiten Kernabschnitt (22B) mit zweitenRohren (20B) auf. Die ersten Rohre (20A) definieren erste Kanäle (T1),durch welche ein inneres Fluid strömt, und die zweiten Rohre (20B)definieren zweite Kanäle(T2), durch welche das innere Fluid nach Durchströmen derersten Kanäle(T1) strömt.Eine Strömungsrichtungdes durch einen ersten Abschnitt des ersten Kernabschnitts (22A)gelangten inneren Fluids und eine Strömungsrichtung des durch einenzweiten Abschnitt des ersten Kernabschnitts (22A) gelangten Kältemittelswerden bezüglicheiner Richtung (D1), in der die Rohre geschichtet sind, vor demStrömenin den zweiten Kernabschnitt (22B) geändert. So strömt das innereFluid nach Durchströmen desersten Abschnitts des ersten Kernabschnitts (22A) in einen zweitenAbschnitt des zweiten Kernabschnitts (22B), und das innere Fluidnach Durchströmendes zweiten Abschnitts des ersten Kernabschnitts (22A) strömt in einen erstenAbschnitt des zweiten Kernabschnitts (22B).
    公开号:DE102004018282A1
    申请号:DE102004018282
    申请日:2004-04-15
    公开日:2004-11-25
    发明作者:Etsuo Kariya Hasegawa；Yoshiki Kariya Katoh；Masaaki Kariya Kawakubo；Ken Kariya Muto
    申请人:Denso Corp；
    IPC主号:B60H1-32
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher. Insbesondere betrifftdie vorliegende Erfindung einen Kältemittelverdampfapparat, dergeeigneterweise in einem Kühlkreiseines Fahrzeug-Klimagerätsverwendet wird, und betrifft einen Wärmetauscher, der in einem Wärmepumpenkreissystem verwendetwird.
    [0002] AlsBeispiele eines Kältemittelverdampfapparatssind in dem US-Patent Nr. 6,339,937 (ungeprüfte japanische PatentveröffentlichungNr. JP-A-2001-324290) und in der geprüften japanischen PatentveröffentlichungNr. JP-A.2001-12821 ein Mehrstrom-Wärmetauscher und ein Schlangenstrom-Wärmetauscherbekannt. Bei dem Mehrstrom-Wärmetauscherist ein Kernabschnitt mit mehreren Rohren zwischen einem oberenund einem unteren Behälterangeordnet. Er ist so aufgebaut, dass ein Kältemittel gleichzeitig in denmehreren Rohren strömt.In dem Schlangen-Wärmetauscherströmt dasKältemittelin einer ähnlichenWeise.
    [0003] Indem Kernabschnitt sind die Rohre in einer Richtung senkrecht zueiner StrömungsrichtungA von außerhalbdes WärmetauschersströmenderLuft angeordnet. Nachfolgend wird eine Richtung, in welcher dieRohre angeordnet sind, als eine Kernbreitenrichtung D1 oder eineRechts/Links-Richtung des Wärmetauschersbezeichnet. Eine bezüglichder LuftströmungsrichtungA stromabwärtigeSeite des Kernabschnitts wird als Vorderseite bezeichnet, und einebezüglichder LuftströmungsrichtungA stromaufwärtigeSeite des Kernabschnitts wird als eine Rückseite bezeichnet.
    [0004] ZumBeispiel sind in einem in 19 dargestelltenKältemittelverdampfapparatmehrere flache Rohre 120 zwischen einem oberen Behälter 116 und einemunteren Behälter 118 geschichtet.Die Rohre 120 bilden einen Kernabschnitt 122.Ein Kältemitteleinlassanschluss 112 undein Kältemittelauslassanschluss 114 sindmit einem linken bzw. einem rechten Ende des oberen Behälters 116 verbunden.Eine Trennvorrichtung 24 ist in einem Mittelteil des oberen Behälters 16 vorgesehen.Das Kältemittelströmtim Wesentlichen gleichzeitig in den linken Rohren 20, welchein einem linken Abschnitt des Kernabschnitts 22 angeordnetsind, und geht in dem unteren Behälter 118 von der linkenSeite zu der rechten Seite über. Dannströmtdas Kältemittelin den rechten Rohren 120, welche in einem rechten Abschnittdes Kernabschnitts 122 angeordnet sind. So ist allgemeinbetrachtet ein erster KältemitteldurchlaufP1 in dem linken Abschnitt gemacht, und ein zweiter KältemitteldurchlaufP2 ist in dem rechten Abschnitt gemacht. Selbst wenn der Kältemittelverdampfapparatderart angeordnet ist, dass der obere Behälter 116 und der untereBehälter 118 vertikalverlaufen und die Rohre 120 in einer vertikalen Richtunggeschichtet sind, wird hierbei die Richtung, in der die Rohre 120 geschichtetsind, nach wie vor als die Kernbreitenrichtung D1 bezeichnet.
    [0005] Indem obigen Verdampfapparat des Links/Rechts-U-Kehrentyps wird, fallsdas Kältemittel eine Überhitzungswärme besitzt,die Temperaturverteilung wahrscheinlich in dem rechten Abschnittdes Kernabschnitts 122 erzeugt, in welchem der zweite KältemitteldurchlaufP2 gemacht ist. Als Ergebnis wird die Temperatur der aus dem linkenAbschnitt und dem rechten Abschnitt geblasenen Luft ungleich.
    [0006] Auchin einem Fall, dass das Kältemittelkeine Überhitzungswärme besitzt,ist es notwendig, das flüssigeKältemittelin den rechten Rohren 120 gleichmäßig zu verteilen, weil dieMenge des Kältemittels imAllgemeinen klein ist. Falls das Kältemittel nicht gleichmäßig in denRohren 120 verteilt ist, wird das Kältemittel auch in den Rohren 120,in welchen die Menge des Kältemittelsklein ist, austrocknen, d.h. vollständig verdampfen. Als Ergebnisist die Temperatur der Luft nicht gleichmäßig.
    [0007] Umdieses Problem zu lösen,wird ein 2-2-Durchlauf-Verdampfapparat vorgeschlagen, der in 20A, 20B dargestellt ist. Er ist zum Beispielin der US-6,272,881 B1 ( JP-A-11-287587 )offenbart. In dem 2-2-Durchlauf-Verdampfapparat sind ein vordererKernabschnitt 122a und ein hinterer Kernabschnitt 122b zwischeneinem Paar von oberen Behältern 116A, 116B undeinem Paar von unteren Behältern 118A, 118B angeordnet.Ein Kältemitteleinlass- und-auslassanschluss 113 ist mit einem oberen linken Endeder oberen Behälter 116A, 116B verbunden.Eine Trennvorrichtung 124A ist in dem oberen vorderen Behälter 116A vorgesehen,welcher mit dem Kältemitteleinlassin Verbindung steht, und eine Trennvorrichtung 124B istin dem oberen hinteren Behälter 116B vorgesehen,welcher mit dem Kältemittel auslassin Verbindung steht. So sind allgemein betrachtet zwei Kältemitteldurchläufe P1 undP2 in dem vorderen Kernabschnitt 122A und zwei Kältemitteldurchläufe P3 undP4 in dem hinteren Kernabschnitt 122B gemacht. Wie in 20B dargestellt, ist dervordere Kernabschnitt 122A aus einer Reihe von Rohren 120A aufgebautund der hintere Kernabschnitt 122B ist aus einer Reihevon Rohren 120B aufgebaut. Wellrippen 126 sindzwischen den Rohren 120A, 120B angeordnet.
    [0008] Beidem obigen Verdampfapparat ist, da das Kältemittel durch vier Durchläufe P1 bisP4 strömt, derStrömungswegdes Kältemittelslang. Auch wendet das Kältemittelviele Male. D.h. die Anzahl, dass das Kältemittel in die und aus denRohren 20A, 20B und den Kernabschnitten 22A, 22B strömt, istvergrößert (vier Mal in 20A).Deshalb ist der Druckverlust des Kältemittels durch den Verdampfapparaterhöht.Als Ergebnis ist das Leistungsvermögen des Verdampfapparats verschlechtert.
    [0009] Umdieses Problem zu lösen,wird ein Verdampfapparat des Vorne/Hinten-U-Kehrentyps vorgeschlagen,wie er in 21 dargestelltist. In dem Verdampfapparat sind in den Behältern 116A, 116B keineTrennvorrichtungen vorgesehen. Daher strömt das Kältemittel in allen vorderenRohren 120 in dem vorderen Kernabschnitt 122a undkehrt in den unteren Behältern 118A, 118B vonder vorderen Seite zu der hinteren Seite um. Dann strömt das Kältemittelin den hinteren Rohren 120 des hinteren Kernabschnitts 122b.Diese Art Verdampfapparat ist zum Beispiel in der ungeprüften japanischenVeröffentlichungNr. JP-A-2003-75024 (WO 02/103263) offenbart. Bei diesem Verdampfapparatist der Druckverlust wahrscheinlich reduziert und die Temperaturdifferenzder Luft ist wahrscheinlich reduziert.
    [0010] Seitkurzem ist es in dem Fahrzeug-Klimagerät erforderlich, die Temperaturder Luft zwischen einem rechten Bereich und einem linken Bereicheiner Fahrgastzelle unabhängigzu steuern. Deshalb ist es schwierig, den obigen Verdampfapparatauf ein solches Fahrzeug-Klimagerät anzuwenden.
    [0011] Beidem obigen Verdampfapparat wird in einem Kernabschnitt, durch welcheneine großeMenge Luft strömt,ein Wärmeaustauschzwischen Luft und dem Kältemitteldurchgeführtund die Luft wird gekühlt.Weil eine Menge der Kältemittelverdampfunggroß ist,wird der Druckverlust mit einem Anstieg des Luftvolumens größer. Andererseitsist in einem Kernabschnitt, in welchem eine Luftströmungsmenge kleinist, die Menge der Kältemittelverdampfung klein.Deshalb ist der Anstieg des Luftvolumens klein und der Druckverlustwird nicht deutlich größer. Als Ergebnisströmtdas Kältemittelin dem in 21 dargestelltenGanzdurchlauf-Verdampfapparat leicht in dem Kernabschnitt, wo dasVolumen der hindurch strömendenLuft klein ist, d.h. dem Kernabschnitt, wo der Druckverlust desKältemittelsklein ist. Deshalb ist es schwierig, eine Kühlleistung indem Kernabschnitt zuhalten, wo eine hohe Kühlleistungmehr erforderlich ist, d.h. dem Kernabschnitt, wo das Luftvolumen groß ist. Auchbesitzt in dem großenLuftabschnitt das Kältemittelleicht die Überhitzungswärme und trocknetaus. Deshalb ist es schwierig, die Temperaturen der Luft gleichmäßig zu machen.
    [0012] Dievorliegende Erfindung ist in Anbetracht der obigen Tatsachen gemachtund es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wärmetauschervorzusehen, welcher einen Druckverlust in einer Strömung einesinneren Fluids reduzieren und eine bezüglich einer Kernbreitenrichtunggleichmäßige Temperaturverteilungin einem Kernabschnitt erreichen kann.
    [0013] Gemäß einemersten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Wärmetauschereinen Kernabschnitt, einen Einleitungsabschnitt, einen Ausgabeabschnitt,einen Sammelabschnitt und einen Verteilungsabschnitt auf. In demKernabschnitt sind mehrere Rohre in wenigstens einer Reihe angeordnet.Die Rohre definieren erste Kanäle,durch welche ein inneres Fluid strömt, und zweite Kanäle, durch welchedas innere Fluid nach Durchströmender ersten Kanäleströmt.Der Einleitungsabschnitt und der Ausgabeabschnitt sind mit dem Kernabschnittverbunden. Das innere Fluid strömtin dem Einleitungsabschnitt und wird nach Durchströmen desKernabschnitts aus dem Ausgabeabschnitt ausgegeben. Der Sammelabschnittund der Verteilungsabschnitt sind mit dem Kernabschnitt verbunden.Der Sammelabschnitt bildet einen ersten Raum, der mit den erstenKanälenin einem ersten Abschnitt des Kernabschnitts in Verbindung steht,und einen zweiten Raum, der mit den ersten Kanälen in einem zweiten Abschnittdes Kernabschnitts in Verbindung steht. Der Verteilungsabschnittbildet einen ersten Raum, der mit den zweiten Kanälen in demersten Abschnitt des Kernabschnitts in Verbindung steht, und einen zweitenRaum, der mit den zweiten Kanälenin dem zweiten Abschnitt des Kernabschnitts in Verbindung steht.Ferner steht der Verteilungsabschnitt mit dem Sammelabschnitt durchein Verbindungsteil in Verbindung. Das Verbindungsteil enthält einenersten Ver bindungsabschnitt und einen zweiten Verbindungsabschnitt.Der erste Verbindungsabschnitt ist so angeordnet, dass er eine Verbindungzwischen dem ersten Raum des Sammelabschnitts und dem zweiten Raumdes Verteilungsabschnitts erlaubt. Der zweite Verbindungsabschnittist so angeordnet, dass er eine Verbindung zwischen dem zweitenRaum des Sammelabschnitts und dem ersten Raum des Verteilungsabschnittserlaubt.
    [0014] Demgemäß strömt in dasinnere Fluid nach Durchströmender ersten Kanälein den Rohren in dem ersten Abschnitt des Kernabschnitts in denersten Raum des Sammelabschnitts und strömt dann durch den ersten Verbindungsabschnittin den zweiten Raum des Verteilungsabschnitts. Dann strömt das innereFluid in den zweiten Kanälenin die Rohre in dem zweiten Abschnitt des Kernabschnitts. Andererseitsströmtdas innere Fluid nach Durchströmen derersten Kanälein den Rohre in dem zweiten Abschnitt des Kernabschnitts in denzweiten Raum des Sammelabschnitts und strömt weiter durch den zweitenVerbindungsabschnitt in den ersten Raum des Verteilungsabschnitts.Dann strömtdas innere Fluid in die zweiten Kanäle in dem ersten Abschnittdes Kernabschnitts. Deshalb kreuzen sich die Ströme des inneren Fluids durchdas Verbindungselement zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweitenAbschnitt des Kernabschnitts. D.h. die Strömungsrichtung des inneren Fluidswird bezüglicheiner Kernbreitenrichtung, in der die Rohre angeordnet sind, verändert. Demgemäß ist dieMenge der Verdampfung des inneren Fluids durch den Kernabschnitt gleichmäßig. Hierdurchist die Temperatur eines durch den Kernabschnitt strömenden externenFluids bezüglichder Kernbreitenrichtung gleichmäßig. Weil dieAnzahl von Kehren der Strömungdes internen Fluids klein, zum Beispiel zwei ist, ist der Druckverlustdes inneren Fluids reduziert. Vorzugsweise wird der Wärmetauscherals Kältemittelverdampfapparat ineinem System verwendet, in welchem Volumina des an dem ersten Abschnittund dem zweiten Abschnitt des Kernabschnitts angewendeten äußeren Fluidsunterschiedlich sind, zum Beispiel in einem Fahrzeug-Klimasystemzum unabhängigenSteuern eines linken Bereichs und eines rechten Bereichs eines Raums,weil die Temperaturdifferenz des externen Fluids klein ist.
    [0015] Ineinem Fall, dass die Rohre in zwei Reihen angeordnet sind, sinddie ersten Kanälein einer ersten Reihe von Rohren definiert und die zweiten Kanäle sindin einer zweiten Reihe von Rohren definiert. Bevorzugt können dererste und der zweite Verbindungsabschnitt bezüglich der Kernbreitenrichtung zueinanderkreuzend angeordnet sein. Alternativ können der erste Verbindungsabschnittund der zweite Verbindungsabschnitt an einem ersten Ende bzw. einemzweiten Ende des Sammelabschnitts angeordnet sein. In diesem Fallkönnender Sammelabschnitt und der Verteilungsabschnitt aus Behälterabschnittenvorgesehen sein. Die Behälterabschnitte können durchVerbinden einer Nuten bildenden Behälterplatte und einer Verbindungslöcher bildenden Verbindungsplatteausgebildet sein. Demgemäß können dieBehälterabschnitteeinfach geformt werden.
    [0016] Gemäß einemzweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist der Wärmetauschereinen Kernabschnitt, einen Einleitungsabschnitt, einen Ausgabeabschnitt,einen ersten Behälterabschnittund einen zweiten Behälterabschnittauf. In dem Kernabschnitt sind mehrere erste Rohre, die erste Kanäle definieren,und zweite Rohre, die zweite Kanäledefinieren, abwechselnd in einer Reihe angeordnet. Der erste Behälterabschnittund der zweite Behälterabschnittsind mit dem Kernabschnitt verbunden. Der erste Behälterabschnittbildet erste Einströmlöcher, umeine Verbindung zwischen den ersten Rohren in einem ersten Abschnittdes Kernabschnitts und dem ersten Behälterabschnitt zu erlauben.Ebenso bildet der erste Behälterabschnitterste Ausströmlöcher, um eineVerbindung zwischen dem ersten Behälterabschnitt und den zweitenRohren in einem zweiten Abschnitt des Kernabschnitts zu erlauben.Der zweite Behälterabschnittbildet zweite Einströmlöcher, um eineVerbindung zwischen den ersten Rohren in dem zweiten Abschnitt desKernabschnitts und dem zweiten Behälterabschnitt zu erlauben.Ebenso bildet der zweite Behälterabschnittzweite Ausströmlöcher, um eineVerbindung zwischen dem zweiten Behälterabschnitt und den zweitenRohren in dem ersten Abschnitt des Kernabschnitts zu erlauben.
    [0017] Dadie ersten Rohre und die zweiten Rohre abwechselnd in der einzelnenReihe angeordnet sind, ist die Temperaturverteilung gleichmäßig. Die erstenRohre und die zweiten Rohre könnenso angeordnet sein, dass ein Satz von ersten Rohren und ein Satzvon zweiten Rohren abwechselnd in der einzelnen Reihe angeordnetsind. Jeder Satz der Rohre enthälteine vorbestimmte Anzahl von Rohren.
    [0018] WeitereAufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werdenaus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme aufdie beiliegenden Zeichnungen, in welchen gleiche Teile durch gleicheBezugsziffern gekennzeichnet sind, besser verständlich. Darin zeigen:
    [0019] 1A eine Perspektivansichteines Kältemittelverdampfapparatsgemäß einemersten Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung;
    [0020] 1B eine Perspektivansichteines Teils des in 1A dargestelltenKältemittelverdampfapparatszum Zeigen einer Anordnung von Rohren und Rippen;
    [0021] 2 eine vergrößerte Perspektivansichteines Kreuzungsabschnitts des Kältemittelverdampfapparatsgemäß dem erstenAusführungsbeispielder vorliegenden Erfindung;
    [0022] 3 eine vergrößerte Perspektivansichteines Kreuzungsabschnitts des Kältemittelverdampfapparatsgemäß einemzweiten Ausführungsbeispiel dervorliegenden Erfindung;
    [0023] 4 eine vergrößerte Perspektivansichteines Kreuzungsabschnitts des Kältemittelverdampfapparatsgemäß einemdritten Ausführungsbeispiel dervorliegenden Erfindung;
    [0024] 5 eine vergrößerte Perspektivansichteines Kreuzungsabschnitts des Kältemittelverdampfapparatsgemäß einemvierten Ausführungsbeispiel dervorliegenden Erfindung;
    [0025] 6A eine perspektivischeExplosionsdarstellung des Kältemittelverdampfapparatsgemäß einemfünftenAusführungsbeispielder vorliegenden Erfindung;
    [0026] 6B und 6C schematische Darstellungen zur Erläuterungeines Kältemittelstromsin einem oberen Behälterdes in 6A dargestelltenKältemittelverdampfapparats;
    [0027] 6D ein Diagramm einer Verteilungdes Kältemittels,wenn ein Eindringen des Kältemittelsin einen in 6A bis 6C dargestellten Behälterabschnittvollständigdurch eine Sperre eingeschränkt ist;
    [0028] 6E ein Diagramm einer Verteilungdes Kältemittels,wenn das Eindringen des Kältemittelsin den Behälterabschnittdurch eine Sperre eingeschränktist, gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel dervorliegenden Erfindung;
    [0029] 7A eine perspektivischeExplosionsdarstellung des Kältemittelverdampfapparats,in welchem das Kältemittelin eine Richtung entgegen der Strömungsrichtung von 6A strömt;
    [0030] 7B und 7C schematische Darstellungen zur Erläuterungdes Kältemittelstromsin dem in 7A dargestelltenoberen Behälter;
    [0031] 8A ein Diagramm der Beziehungzwischen einer Strömungsrateund einem Druckverlust des Kältemittelsin dem Kältemittelverdampfapparat dessechsten Ausführungsbeispiels;
    [0032] 8B eine Tabelle der Beziehungzwischen einem Luftvolumen und einer Temperaturdifferenz in demKältemittelverdampfapparatdes sechsten Ausführungsbeispielsund jener eines Vergleichs-Verdampfapparats;
    [0033] 9 eine Perspektivansichtdes Kältemittelverdampfapparatsgemäß einemsiebten Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung;
    [0034] 10A eine Perspektivansichtdes Kältemittelverdampfapparatsgemäß einemachten Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung;
    [0035] 10B eine schematisches Querschnittsansichtdes in 10A dargestelltenKältemittelverdampfapparatsentlang einer Linie XB-XB;
    [0036] 10C eine vergrößerte Teilperspektivansichteines Rohres des in 10A dargestelltenKältemittelverdampfapparats;
    [0037] 11 eine Perspektivansichtdes Kältemittelverdampfapparatsgemäß einemneunten Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung;
    [0038] 12 eine schematische Darstellungzur Erläuterungeines Kältemittelstromsin dem in 11 dargestelltenKältemittelverdampfapparats;
    [0039] 13 eine schematische Querschnittsansichtdes Kältemittelverdampfapparatsgemäß dem neuntenAusführungsbeispielder vorliegenden Erfindung;
    [0040] 14A eine Querschnittsansichtdes in 13 dargestelltenKältemittelverdampfapparats entlangeiner Linie XIVA-XIVA;
    [0041] 14B eine Querschnittsansichtdes in 13 dargestelltenKältemittelverdampfapparats entlangeiner Linie XIVB-XIVB;
    [0042] 14C eine Querschnittsansichtdes in 13 dargestelltenKältemittelverdampfapparats entlangeiner Linie XIVC-XIVC;
    [0043] 14D eine Querschnittsansichtdes in 13 dargestelltenKältemittelverdampfapparats entlangeiner Linie XIVD-XIVD;
    [0044] 14E eine Querschnittsansichtdes in 13 dargestelltenKältemittelverdampfapparats entlangeiner Linie XIVE-XIVE;
    [0045] 15 eine Perspektivansichtdes Kältemittelverdampfapparatsgemäß einemzehnten Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung;
    [0046] 16A eine schematische Darstellungeines Kühlkreisesmit dem Kältemittelverdampfapparat miteiner Rohranordnung einer einzelnen Reihe in einem Kühlmodus;
    [0047] 16B eine schematische Darstellungdes Kühlkreisesmit dem Kältemittelverdampfapparatmit der Rohranordnung einer einzelnen Reihe in einem Heizmodus;
    [0048] 17 eine schematische Darstellungdes Kühlkreisesmit dem Kältemittelverdampfapparatder Ausführungsbeispieleund einer Ejektorpumpe;
    [0049] 18 eine schematische Darstellungeines Kühlkreisesmit dem Kältemittelverdampfapparatder Ausführungsbeispieleund einer Druckverminderungsvorrichtung;
    [0050] 19 eine Perspektivansichteines Mehrstrom-Kältemittelverdampfapparatseiner anderen Bauform;
    [0051] 20A eine Perspektivansichteines 2-2-Durchlauf-Kältemittelverdampfapparatseiner anderen Bauform;
    [0052] 20B eine Perspektivansichteines Teils des in 20A dargestelltenKältemittelverdampfapparatszur Darstellung der Rohr- und Rippenanordnung; und
    [0053] 21 eine Perspektivansichteines Kältemittelverdampfapparatsdes Vorne/Hinten-U-Kehrentyps einer anderen Bauform.
    [0054] Ausführungsbeispieleder vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf dieZeichnungen beschrieben. In dem Ausführungsbeispiel ist ein Wärmetauscherzum Beispiel auf einen Kältemittelverdampfapparatdes Vorne/Hinten-U-Kehrentypsangewendet, der einen Wärmeaustauschzwischen einem äußeren Fluid(Luft) und einem inneren Fluid (Kältemittel) durchführt. Dievorliegende Erfindung ist nicht auf diesen Typ Kältemittelverdampfapparat beschränkt.
    [0055] Inder gesamten Beschreibung wird eine Richtung, in welcher mehrereRohre eines Kernabschnitts des Verdampfapparats geschichtet sind,als eine Kernbreitenrichtung D1 bezeichnet. In dem Verdampfapparatwird eine Seite, die bezüglicheiner Luftströmungsrichtungstromab positioniert ist, als eine Vorderseite des Verdampfapparatsbezeichnet und eine Seite, die bezüglich der Luftströmungsrichtungstromauf positioniert ist, wird als eine Rückseite des Verdampfapparatsbezeichnet. Durchlauf T1, T2 bezeichnen allgemein Strömungen desKältemittels indem Verdampfapparat. In den Zeichnungen bezeichnet ein Pfeil A (A1,A2) eine Luftströmungsrichtung.
    [0056] Bezugnehmend auf 1A, 1B und 2 ist der Verdampfapparat ein Mehrstromtyp(MF-Typ) und ist aus einem oberen vorderen Behälterabschnitt (Kältemittelsammelabschnitt) 16A,einem oberen hinteren Behälterabschnitt(Kältemittelverteilungsabschnitt) 16B,einem unteren vorderen Behälterabschnitt(Kältemitteleinleitungsabschnitt) 18A,einem unteren hinteren Behälterabschnitt(Kältemittelausgabeabschnitt) 18B,einem vorderen Kernabschnitt 22A und einem hinteren Kernabschnitt 22B aufgebaut.Die Kernabschnitte 22A, 22B sind zwischen denoberen Behälterabschnitten 16A, 16B undden unteren Behälterabschnitten 18A, 18B angeordnet.Der vordere Kernabschnitt 22A ist aus einer vorderen Reihe(erste Reihe) von Rohren 20A aufgebaut. Der hintere Kernabschnitt 22B istaus einer hinteren Reihe (zweite Reihe) von Rohren 20B aufgebaut.
    [0057] EinAnschluss 13, welcher einen Kältemitteleinlass und einenKältemittelauslassdarin aufweist, ist mit den unteren Behälterabschnitten 18A, 18B verbunden.Der Kältemitteleinlasssteht mit dem unteren vorderen Behälterabschnitt 18A inVerbindung, und der Kältemittelauslasssteht mit dem unteren hinteren Behälterabschnitt 18B inVerbindung. Ferner sind, wie in 1B dargestellt,Wärmeabsorptionsrippen,wie beispielsweise Wellrippen 26 von der Vorderseite zuder Rückseitezwischen den vorderen Rohren 20A und den hinteren Rohren 20B angeordnet.
    [0058] Wiedurch eine durchgezogene Linie in 1A dargestellt,ist ein erster Kältemitteldurchlauf T1in den vorderen Rohren 20A des vorderen Kernabschnitts 22A ineiner Richtung nach oben gemacht. Die Strömungsrichtung des Kältemittelsist in dem Kernabschnitt senkrecht zu der LuftströmungsrichtungA und ist in den Behälterabschnitten 16A, 16B entgegender LuftströmungsrichtungA. Diese Konstruktion ist in Anbetracht des Leistungsvermögens undder Temperaturverteilung vorteilhaft. Ferner ist in dem Fall, dassder erste Durchlauf T1 in dem vorderen Kernabschnitt 22A inder Richtung nach oben gemacht ist, die Verteilung des Kältemittelsin die jeweiligen Rohre 20A verbessert. Dies trägt zu einer gleichmäßigen Temperaturverteilungin dem Kernabschnitt bei.
    [0059] Alternativkann der Anschluss 13 mit den oberen Behältern 16A, 16B verbundensein und der erste Durchlauf T1 kann in der Richtung nach unten gemachtsein.
    [0060] Ebensokann der erste Durchlauf T1 in den hintere Rohren 20B deshinteren Kernabschnitts 22B gemacht sein.
    [0061] Beidiesem Verdampfapparat des Vorne/Hinten-U-Kehrentyps wird die Strömungsrichtungdes Kältemittelsnach dem ersten Durchlauf T1 bezüglich derKernbreitenrichtung D1 in den oberen Behälterabschnitten 16A, 16B verändert, während sieeine U-Kehre von der Vorderseite zu der Rückseite macht. Anschließend wirdein Fall beschrieben, in welchem die Strömungsrichtung des Kältemittelsbezüglichaller Rohre 20A verändertwird. Alternativ kann die Veränderungder Strömungsrichtungbezüglichdes in manchen Rohren 20A strömenden Kältemittels durchgeführt werden.Dieser Fall kann ebenso einen ähnlichenVorteil vorsehen.
    [0062] DieStrömungdes Kältemittelsin dem Verdampfapparat wird in mehr Einzelheiten beschrieben. Wiein 1A dargestellt, strömt das inden unteren vorderen Behälterabschnitt 18A geströmte Kältemittelin die vorderen Rohre 20A. In den oberen Behälterabschnitten 16A, 16B strömt das durchdie vorderen Rohre 20A in einem linken Abschnitt des vorderenKernabschnitts 22A geströmte Kältemittel (linker erster DurchlaufT1L) zu einer rechten Seite und strömt in die hinteren Rohre 20B ineinem rechten Abschnitt des hinteren Kernabschnitts 22B (rechter zweiterDurchlauf T2R). Andererseits strömtdas Kältemittelnach Durchströmender vorderen Rohre 20A in dem rechten Abschnitt des vorderenKernabschnitts 22A (rechter erster Durchlauf T1R) zu derlinken Seite und strömtin die hinteren Rohre 20B in dem linken Abschnitt des hinterenKernabschnitts 22A (linker zweiter Durchlauf T2L).
    [0063] Sokreuzen sich in den oberen Behältern 16A, 16B dieStrömungendes Kältemittelsbezüglich derKernbreitenrichtung D1 horizontal zueinander durch ein Kreuzungsteil(Verbindungsteil), wie in einer doppelstrichpunktierten KreislinieB dargestellt. D.h. das durch den linken ersten Durchlauf T1L geströmte Kältemittelströmtin einen linken Abschnitt 16AL des oberen vorderen Behälters 16A.Das Kältemittelströmtweiter zu einem rechten Abschnitt 16BR des oberen hinterenBehälters 16B,macht dann den rechten zweiten Durchlauf T2R. Analog strömt das Kältemittelnach Durchströmendes rechten ersten Durchlaufs T1R in einen rechten Abschnitt 16AR desoberen vorderen Behälters 16A.Dann strömtdas Kältemittelzu einem linken Abschnitt 16BL des oberen hinteren Behälters 16B,macht dann den linken zweiten Durchlauf T2L. Das durch den zweitenlinken und rechten Durchgang T2L, T2R geströmte Kältemittel sammelt sich in demunteren hinteren Behälterabschnitt 18B undwird aus dem Kältemittelauslassdes Anschlusses 13 ausgegeben.
    [0064] DerKreuzungsabschnitt ist aufgebaut, wie in 2 dargestellt. Der obere vordere Behälter 16A undder obere hintere Behälter 16B sindan deren Mittelposition in die linken Abschnitte 16AL, 16BL unddie rechten Abschnitte 16AR, 16BR aufgeteilt. EinVerbindungsraum 28 ist in dem Mittelabschnitt des oberenvorderen Behälterabschnitts 16A und demoberen hinteren Behälterabschnitt 16B ausgebildet.Ein Führungselement(Trennvorrichtung) 30 ist in dem Verbindungsraum 28 befestigt.Das Führungselement 30 weisteinen Trennwandabschnitt 30a und zwei untere Sperrplatten 30b undzwei obere Sperrplatten 30c auf. Die Sperrplatten 30b, 30c habenHalbkreisformen. Die unteren Sperrplatten 30b verlaufenvon der vorderen linken Seite bzw. der hinteren rechten Seite desTrennwandabschnitts 30a in die Richtung nach unten. Dieoberen Sperrplatten 30c verlaufen von der vorderen rechtenSeite bzw. der hinteren linken Seite des Trennwandabschnitts 30a indie Richtung nach oben.
    [0065] Demgemäß strömt das durchden linken ersten Durchlauf T1L geströmte Kältemittel aus dem linken oberenvorderen Behälterabschnitt 16AL durch denoberen Raum (Verbindungsabschnitt) des Verbindungsraums 28 zudem rechten oberen hinteren Behälterabschnitt 16BL,wie durch einen durchgezogenen Pfeil A3 in 2 dargestellt. Dann gelangt das Kältemitteldurch den rechten zweiten Durchlauf T2R. andererseits strömt das durchden rechten ersten Durchlauf T1R gelangte Kältemittel aus dem rechten oberenvorderen Behälterabschnitt 16AR durchden unteren Raum (Verbindungsabschnitt) des Verbindungsraums 28 zudem linken oberen hinteren Behälterabschnitt 16BL,wie durch einen gestrichelten Pfeil A4 in 2 dargestellt. Dann gelangt das Kältemitteldurch den linken zweiten Durchlauf T2L.
    [0066] In 2 läuft der Kältemittelstrom A3 aus dem linkenvorderen Abschnitt 16AL zu dem rechten hinteren Abschnitt 16BR über demKältemittelstrom A4aus dem rechten vorderen Abschnitt 16AR zu dem linken hinterenAbschnitt 16BL. Alternativ kann der Kreuzungsabschnittauch so ausgebildet sein, dass der Kältemittelstrom A3 unter demKältemittelstromA4 läuft.
    [0067] Beidieser Verdampfapparatkonstruktion ist der Druckverlust des Kältemittelsreduziert. Auch kann die Temperatur der durch die Kernabschnitte 22A, 22B gelangendenLuft bezüglichder Kernbreitenrichtung D1 gleichmäßig gemacht werden. Wenn dieserVerdampfapparat bei einem Fahrzeug-Klimagerät eingesetzt wird, welchesLuftvolumina zwischen einem rechten Bereich und einem linken Bereicheiner Fahrgastzelle unabhängigsteuert, kann die angenehme Klimatisierung in sowohl dem rechtenBereich als auch dem linken Bereich durchgeführt werden.
    [0068] Nachfolgendwird unter Bezugnahme auf 1A einBeispiel beschrieben, dass die Luftvolumina zwischen der rechtenSeite und der linken Seite des Kerns unabhängig gesteuert werden. Hierbeiist ein an den linken Abschnitt des Kernabschnitts angelegtes LuftvolumenA1 größer alsein an den rechten Abschnitt des Kernabschnitts angelegtes LuftvolumenA2. Die Luftvolumina A1, A2 werden mittels Gebläsen (nicht dargestellt) unabhängig gesteuert.Alternativ wird die Differenz der Luftvolumina durch Vorsehen einerTrennwand an der luftstromaufwärtigenoder luftstromabwärtigenPosition der Kernabschnitte 22A, 22B erzeugt.
    [0069] EineMenge Kältemittelverdampfungin dem ersten linken Durchlauf T1L, zu dem das Luftvolumen groß ist, istgrößer alsjene in dem zweiten rechten Durchlauf T2R, zu dem das Luftvolumenklein ist. Andererseits ist eine Menge Kältemittelverdampfung in demersten rechten Durchlauf T1R, zu dem das Luftvolumen klein ist,kleiner als jene in dem zweiten linken Durchlauf T2L, zu dem dasLuftvolumen groß ist. AlsErgebnis ist das Verdampfungsvolumen trotz des Volldurchlaufkerns über dengesamten Kernabschnitt gleichmäßig. Demgemäß ist dieausreichende Temperaturverteilung vorgesehen. Auch wird das Leistungsvermögen aufder Seite des großenLuftvolumens beibehalten.
    [0070] DerAufbau des Kreuzungsteils, um den Kältemittelkreuzstrom vor demzweiten Durchlauf T2 vorzusehen, ist nicht auf den obigen beschränkt. Das Kreuzungsteilkann auf verschiedene Weisen wie folgt vorgesehen sein.
    [0071] Ineinem in 3 dargestelltenzweiten Ausführungsbeispielist das Kreuzungsteil durch einen Verbindungsblock 28A miteinem Kreuzstrom-Führungsabschnitt 30A vorgesehen.Hierdurch ist der KältemittelkreuzungsstromA3, A4 in einer Weise ähnlichjenem des ersten Ausführungsbeispielsvorgesehen. Demgemäß sind ähnlicheVorteile vorgesehen.
    [0072] Ineinem in 4 dargestelltendritten Ausführungsbeispielist das Kreuzungsteil mit einem ersten Verbindungsrohr 32 undeinem zweiten Verbindungsrohr 34 versehen, die außerhalbder oberen Behälterabschnitte 16A, 16B angeordnetsind. Eine erste Trennvorrichtung 24A ist in dem oberenvorderen Behälterabschnitt 16A vorgesehen,und eine zweite Trennvorrichtung 24B ist in dem oberenhinteren Behälterabschnitt 16B vorgesehen.Das erste Verbindungsrohr 32 ist vorgesehen, um eine Verbindungzwischen dem linken oberen vorderen Behälterabschnitt 16AL unddem rechten oberen hinteren Behälterabschnitt 16BR zuerlauben. Das zweite Verbindungsrohr 34 ist vorgesehen,um eine Verbindung zwischen dem rechten oberen vorderen Behälterabschnitt 16AR unddem linken oberen hinteren Behälterabschnitt 16BL zuerlauben. Das erste Verbindungsrohr 32 und das zweite Verbindungsrohr 34 sindeinander kreuzend angeordnet. Ähnlichdem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispielist der Kreuzungsstrom des KältemittelsA3, A4 gebildet. Demgemäß können ähnlicheVorteile vorgesehen werden.
    [0073] Ineinem in 5 dargestelltenvierten Ausführungsbeispielsind wenigstens zwei Kältemittelkanalabschnittezwischen dem oberen vorderen Behälterabschnitt 16A unddem oberen hinteren Behälterabschnitt 16B vorgesehen.Der Kreuzungsabschnitt ist durch die Kältemittelkanalabschnitte vorgesehen. Insbesonderesind eine erste Trennvorrichtung 24A und eine zweite Trennvorrichtung 24B indem oberen vorderen Behälterabschnitt 16A bzw.dem oberen hinteren Behälterabschnitt 16B ineiner Weise ähnlichdem in 4 dargestelltenvierten Ausführungsbeispielangeordnet. Ferner ist ein mittlerer Behälterabschnitt (Verbindungsbehälterelement) 16C zwischendem oberen vorderen Behälterabschnitt 16A unddem oberen hinteren Behälterabschnitt 16B vorgesehen,um den Kreuzungsabschnitt darin zu bilden. Eine Trennwand 35 istin dem mittleren Behälterabschnitt 16C vorgesehen,um einen Innenraum in einen oberen Raum und einen unteren Raum zuteilen. In 5 hat dermittlere Behälterabschnitt 16C zumBeispiel eine Zylinderform mit einem Durchmesser gleich dem Durchmesserdes oberen vorderen Behälterabschnitts 16A unddes oberen hinteren Behälterabschnitts 16B.Die Form des mittleren Behälterabschnitts 16C istnicht auf die Zylinderform beschränkt. Zum Beispiel kann der mittlereBehälterabschnitt 16C einenbogenförmigenQuerschnitt oder einen ovalen Querschnitt, der in die Richtung nach obenund nach unten ragt, haben.
    [0074] Obereerste Verbindungslöcher 36A sind ausgebildet,um eine Verbindung zwischen dem linken oberen vorderen Behälterabschnitt 16AL und demoberen Raum des mittleren Behälterabschnitts 16C über derTrennwand 35 zu erlauben. Analog sind obere zweite Verbindungslöcher 36B ausgebildet, umeine Verbindung zwischen dem rechten oberen hinteren Behälterabschnitt 16BR unddem oberen Raum des mittleren Behälterabschnitts 16C über der Trennwand 35 zuerlauben. So strömtdas in den linken oberen vorderen Behälterabschnitt 16AL nach demlinken ersten Durchlauf T1L geströmte Kältemittel durch die oberenersten Verbindungslöcher 36A in denoberen Raum des mittleren Behälterabschnitts 16C undströmtdann durch die zweiten oberen Verbindungslöcher 36B in den rechtenoberen hinteren Behälterabschnitt 16BR.Dann strömtdas Kältemittel durchden rechten zweiten Durchlauf T2R.
    [0075] Andererseitssind untere erste Verbindungslöcher 37A ausgebildet,um eine Verbindung zwischen dem rechten vorderen oberen Behälterabschnitt 16AR unddem unteren Raum des mittleren Behälterabschnitts 16C unterder Trennwand 35 zu erlauben. Analog sind untere zweiteVerbindungslöcher 37B ausgebildet,um eine Verbindung zwischen dem linken oberen hinteren Behälterabschnitt 16BL unddem unteren Raum des mittleren Behälters 16C unter derTrennwand 35 zu erlauben. So strömt das in den rechten oberenvorderen Behälterabschnitt 16AR nachdem rechten ersten Durchlauf T1R geströmte Kältemittel durch die unterenersten Verbindungslöcher 37A inden unteren Raum des mittleren Behälterabschnitts 16C undströmtdann durch die zweiten Verbindungslöcher 37B in den linkenoberen hinteren Behälterabschnitt 16BL.Dann gelangt das Kältemitteldurch den linken zweiten Durchlauf T2L.
    [0076] Demgemäß ist derKältemittelkreuzungsstromA3, A4 durch den mittleren Behälterabschnitt 16C gebildet.Vorteile ähnlichdem ersten bis dritten Ausführungsbeispielkönnenin dem vierten Ausführungsbeispielvorgesehen sein.
    [0077] Ineinem in 6A bis 6C dargestellten fünften Ausführungsbeispielist der obere Behälteraus einer Behälterplatte 38 undeiner Verbindungsplatte 40 geformt. Die Behälterplatte 38 bildetdrei Nuten 16A bis 16C, die in der KernbreitenrichtungD1 verlaufen. Eine erste Nut 16A, welche den oberen vorderenBehälterabschnittdefiniert, ist breiter oder größer alseine zweite Nut 16B1 und eine dritte Nut 16B2,welche einen oberen hinteren ersten Behälterabschnitt bzw. einen oberenhinteren zweiten Behälterabschnittdefinieren. Die Verbindungsplatte 40 bildet eine Gruppevon vorderen Verbindungslöchern 39a ander Vorderseite entsprechend dem oberen vorderen Behälterabschnitt 16A,eine Gruppe von hinteren ersten Verbindungslöchern 39b an dem hinterenlinken Abschnitt entsprechend dem oberen hinteren ersten Behälterabschnitt 16B1 undeine Gruppe von hinteren zweiten Verbindungslöchern 39c an dem hinterenrechten Abschnitt entsprechend dem oberen hinteren zweiten Behälterabschnitt 16B2. Fernerist eine Trennvorrichtung 24C in dem oberen vorderen Behälterabschnitt 16A anseiner Mittelposition vorgesehen, um den oberen vorderen Behälterabschnitt 16A inden linken oberen vorderen Behälterabschnitt 16AL undden rechten oberen vorderen Behälterabschnitt 16AR zuteilen. Die vorderen Verbindungslöcher 39A entsprechenden oberen Öffnungender vorderen Rohre 20A des vorderen Kerns 22A.Die hinteren ersten Verbindungslöcher 39b entsprechenden oberen Öffnungender linken hinteren Rohre 20B des hinteren Kerns 22B.Die zweiten Verbindungslöcher 39c entsprechenden oberen Öffnungender rechten hinteren Rohre 20B des hinteren Kerns 22B.
    [0078] Wiein 6B dargestellt, istein erster Verbindungskanal (Verbindungsabschnitt) 32A andem linken Ende ausgebildet, um eine Verbindung zwischen dem linkenoberen vorderen Behälterabschnitt 16AL unddem oberen hinteren zweiten Behälterabschnitt 16B2 zuerlauben. Wie in 6C dargestellt, istein zweiter Verbindungskanal (Verbindungsabschnitt) 32A andem rechten Ende ausgebildet, um eine Verbindung zwischen dem rechtenoberen vorderen Behälterabschnitt 16AR unddem oberen hinteren ersten Behälterabschnitt 16B1 zuerlauben. Der erste Verbindungskanal 32A überbrückt den oberenhinteren ersten Behälterabschnitt 16B1.So ist eine Sperre 25 an einer Position entsprechend demoberen hinteren ersten Behälterabschnitt 16B1 vorgesehen,um den Kältemittelstromaus dem linken Ende in den oberen hinteren ersten Behälterabschnitt 16B1 zubeschränken.Es ist nicht notwendig, dass die Sperre 25 so vorgesehenist, dass sie das Eindringen des Kältemittels in den oberen hinteren erstenBehälterabschnitt 16B1 vollständig verhindert. Fallsdas Eindringen des Kältemittelsdurch die Sperre 25 vollständig verhindert wird, ist derKältemittelstromaus dem mittleren Abschnitt des oberen hinteren ersten Behälterabschnitts 16B1 zuden hinteren ersten Verbindungslöchern 39b nichtgleichmäßig, wiein 6D dargestellt.
    [0079] Fallsder Eintritt des Kältemittelsdurch die Sperre 25 zu einem gewissen Maß erlaubtist, strömt dasKältemittelaus dem linken Ende durch die Sperre 25 und aus dem mittlerenAbschnitt des oberen hinteren ersten Behälterabschnitts 16B1 inden oberen hinteren ersten Behälterabschnitt 16B1.D.h. das Kältemittelströmtaus beiden Seiten in den oberen hinteren ersten Behälterabschnitt 16B1.So ist die Strömungdes Kältemittelszu den hinteren ersten Verbindungslöchern 39b gleichmäßig, wiein 6E dargestellt. Fallsder Eintritt des Kältemittelsdurch die Sperre 25 groß ist, wird der Vorteil dervorliegenden Erfindung wahrscheinlich verringert. Demgemäß ist esbevorzugt, den Öffnungsgradso zu steuern, dass die Menge Kältemittel,die eintreten darf, gleich oder geringer als 30% ist.
    [0080] Indem fünftenAusführungsbeispielströmt dasKältemittelin dem Verdampfapparat wie folgt.
    [0081] Dasdurch die linken Rohre 20A des vorderen Kernabschnitts 22A strömende Kältemittelströmt inden linken oberen vorderen Behälterabschnitt 16AL,wie durch einen durchgezogenen Pfeil A5 dargestellt. Dann strömt das Kältemitteldurch den ersten Verbindungskanal 32A in den oberen hinteren zweitenBehälterabschnitt 16B2.Ferner strömtdas Kältemitteldurch die hinteren zweiten Verbindungslöcher 39c an dem rechtenAbschnitt der Verbindungsplatte 40 in die Rohre 20B indem rechten Abschnitt des hinteren Kernabschnitts 22B.Dann gelangt das Kältemitteldurch den rechten zweiten Durchlauf T2R.
    [0082] Andererseitsströmtdas durch die rechten Rohre 20A des vorderen Kerns 22A durchden rechten ersten Durchlauf T1R strömende Kältemittel in den rechten vorderenoberen Behälterabschnitt 16AR,wie durch einen gestrichelten Pfeil A6 dargestellt. Dann strömt das Kältemitteldurch den zweiten Verbindungskanal 32B in den oberen hinterenersten Behälterabschnitt 16B1.Ferner strömtdas Kältemitteldurch die hinteren ersten Verbindungslöcher 39b in dem linkenAbschnitt der zweiten Behälterplatte 40 indie Rohre 20B in dem linken Abschnitt des rechten Kernabschnitts 22B.Dann gelangt das Kältemittel durchden linken zweiten Durchlauf T2L.
    [0083] Alternativkann der zweite Verbindungskanal 32B verlängert werden,wie durch eine gestrichelte Linie 32B' in 6C dargestellt,sodass der zweite Verbindungskanal 32B' die gleiche Länge wie der erste Verbindungskanal 32A derlinken Seite besitzt. In diesem Fall ist eine Sperre an dem Verbindungsabschnittzwischen dem zweiten Verbindungskanal 32B im oberen hinterenzweiten Behälterabschnitt 16B2 ineiner Weise ähnlichder Sperre 25 des linken Endes vorgesehen. Auch in diesemFall kann die Sperre so vorgesehen sein, dass der Eintritt des Kältemittelsin den oberen hinteren zweiten Behälterabschnitt 16B2 nichtvollständigverhindert wird. Der Eintritt des Kältemittels kann zu einem gewissen Maße erlaubtwerden, sodass das Kältemittelaus dem rechten Ende und der mittleren Position in die hinterenzweiten Verbindungslöcher 39c strömt. So istdie Strömungdes Kältemittelsin den rechten hinteren Rohren 20B gleichmäßig.
    [0084] Ineinem in 7A bis 7C dargestellten sechstenAusführungsbeispielist die Anordnung des oberen Behälterabschnittsbezüglichder LuftströmungsrichtungA entgegen der Anordnung in 6A bis 6C, und die Strömungsrichtungdes Kältemittels istebenfalls umgekehrt, wie durch Pfeile A7, A8 angegeben. Wie in 7A dargestellt, ist diebreite Nut 16B, welche den oberen hinteren Behälterabschnitt definiert,an der luftstromaufwärtigenSeite in der Behälterplatte 38 ausgebildet,und zwei enge Nuten 16A1, 16A2, welche den oberenvorderen ersten Behälterabschnittbzw. den oberen vorderen zweiten Behälterabschnitt definieren, sindan der luftstromabwärtigenSeite in der Behälterplatte 38 ausgebildet. Dieerste Reihe von Rohren 20A, die mit dem breiten Behälterabschnitt 16B inVerbindung stehen, bildet einen hinteren Kernabschnitt 22B.Der zweite KältemitteldurchlaufT2R, T2L ist in den Rohren 20A gemacht.
    [0085] Dasdurch den ersten Durchlauf T1L und T1R in den Rohren 20B gelangteKältemittelströmt durchdie Verbindungslöcher 39c, 39b inden jeweiligen engen Behälterabschnitt 16A1, 16A2.Dann strömtdas Kältemitteldurch die an dem linken Ende und dem rechten Ende ausgebildetenVerbindungskanäle 32A, 32B inden breiten Behälterabschnitt 16B.Ferner strömtdas Kältemittelin die Rohre 20A des hinteren Kernabschnitts 22B.So macht das Kältemitteldie zweiten DurchläufeT1L und T2R in den auf der luftstromaufwärtigen Seite angeordneten Rohren 20A.In diesem Fall ist es nicht immer notwendig, die Trennvorrichtung 24C indem Mittelabschnitt des breiten Behälterabschnitts 16B vorzusehen.Alternativ kann eine Beschränkungsvorrichtung oderDrosselvorrichtung in der Mitte des breiten Behälterabschnitts 16B vorgesehensein.
    [0086] DerDruckverlust und die Lufttemperaturdifferenz in dem in 7A dargestellten Verdampfapparatwird mit einem Vergleichs-Verdampfapparat verglichen. Als Vergleichs-Verdampfapparatewerden ein in 20A, 20B dargestellter Verdampfapparatdes 2-2-Durchlauftyps und ein in 21 dargestellterVerdampfapparat des Vorne/Hinten-U-Kehrentyps verwendet.
    [0087] DerVerdampfapparat in 7A unddie Vergleichs-Verdampfapparate haben die gleiche Kerngröße. EineKernbreite beträgt285,3 mm. Eine Kernhöhebeträgt235,0 mm. Eine Kerndicke beträgt38,0 mm.
    [0088] Luftwird gleichmäßig aufden Kern gelenkt. Hierbei werden die Konditionen der Luft und desKältemittelswie folgt gesteuert. Die Lufttemperatur beträgt 40°C und eine relative Luftfeuchtigkeitbeträgt 40%.Bezüglichdes Kältemittelsbetragen ein Druck und eine Temperatur an einer Position stromaufeines Expansionsventils 9,0 MPa und 27,92°C. Ein Druck und ein Heizgradan einer Position stromab des Verdampfapparats betragen 4,0 MPaund 1,0°C.
    [0089] Unterden obigen Testbedingungen sind die Luftvolumina auf fünf Punkteeingestellt. Die Testergebnisse sind in einem Diagramm von 8A dargestellt. In dem Diagrammstellt eine horizontale Achse eine Strömungsrate GR (kg/h) des Kältemittelsdar und eine vertikale Achse stellt einen Druckverlust ΔPr (MPa)des Kältemittelsdar. Eine durchgezogene Linie R1 mit quadratischen Markierungenstellt das Ergebnis des Verdampfapparats des in 7A dargestellten Ausführungsbeispiels dar. Eine gestrichelteLinie R2 mit runden Markierungen stellt das Ergebnis des in 20A dargestellten Vergleichs-Verdampfapparatsdar. Gemäß den Testergebnissenist der Druckverlust in dem Verdampfapparat des Ausführungsbeispielsum etwa 27% reduziert.
    [0090] Unterden obigen Bedingungen wird Luft durch zwei Gebläse mit unterschiedlichen Volumina aufden Kern gelenkt. Die Spannungen an die zwei Gebläse werdenun abhängiggesteuert. Die Temperatur der durch den Kern während der rechts/links-unabhängigen Steuerunggelangenden Luft wird durch einen Wärmebetrachter (Infrarot-Thermometer)gemessen. Der Kern ist in vier Messbereiche in der KernbreitenrichtungD1 und in zwei Messbereiche in der Oben/Unten-Richtung geteilt.Der Mittelwert der gemessenen Temperaturen wird mit den jeweiligenBereichen verglichen, und die Temperaturdifferenz zwischen einemBereich höchsterTemperatur und einem Bereich niedrigster Temperatur wird erfasst.Das Ergebnis des Temperaturdifferenztests ist in einer Tabelle von 8B dargestellt. In der Tabellestellen „L" und „R" das linke Gebläse bzw.das rechte Gebläsedar. Wie in 8B dargestellt,steigt in dem Verdampfapparat des in 7A dargestelltenAusführungsbeispielsdie Temperaturdifferenz mit der Differenz der Luftvolumina.
    [0091] Inden obigen ersten bis sechsten Ausführungsbeispielen ist die Anzahldes Kältemitteleinlassesnicht begrenzt. Mehrfache Kältemitteleinlässe können vorgesehensein, wie bei einem in 9 dargestelltensiebten Ausführungsbeispiel.
    [0092] Indem Verdampfapparat von 9 sindbeispielhaft zwei Kältemitteleinlässe an demunteren vordern Behälterabschnitt 18A ausgebildet.Eine Trennvorrichtung 24D ist in dem vorderen unteren Behälterabschnitt 18A vorgesehen.Dieser Typ ist für denVerdampfapparat mit einer großenKernbreite effektiv. Der Kältemittelkreuzungsabschnittist in den oberen Behälterabschnitten 16A, 16B ineiner Weise ähnlichden obigen Ausführungsbeispielenvorgesehen.
    [0093] Inden obigen ersten bis siebten Ausführungsbeispielen sind die vorderenRohre 20A und die hinteren Rohre 20B separat vorgesehen.Die Kernabschnitte 22A, 22B sind durch separateReihen von Rohren 20A, 20B vorgesehen. Alternativkann der Kern des Verdampfapparats aus flachen Rohren gebildet sein,die darin Kanäledefinieren, wie in einem folgenden achten Ausführungsbeispiel. D.h. der Kern kannaus einer einzelnen Reihe von Rohren ausgebildet sein.
    [0094] Indem in 10A dargestelltenachten Ausführungsbeispielsind die Rohre 20 in einer einzelnen Reihe in der KernbreitenrichtungD1 zwischen dem oberen vorderen und hinteren Behälterabschnitt 16A, 16B unddem unteren vorderen und hinteren Behälterabschnitt 18A, 18B angeordnet.Jedes der Rohre 20 hat einen flachen Rohr querschnitt unddefiniert mehrfache Kältemittelkanallöcher 20a darin,wie in 10C dargestellt.Das Rohr 20 ist zum Beispiel durch Extrusion geformt.
    [0095] Einkerbungen 20b sindan einem oberen Ende und einem unteren Ende des Rohres 20 ineinem mittleren Abstand bezüglicheiner Rohrbreitenrichtung ausgebildet, wie in 10C dargestellt. Eine obere Behälterplatte 15A undeine untere Behälterplatte 15B sowieeine obere Verbindungsplatte 40A und eine untere Verbindungsplatte 40B sindvorgesehen. In jeder der Verbindungsplatten 40A, 40B sindVerbindungslöcher 40C inzwei Reihen in einer Längsrichtungder Verbindungsplatte 40A, 40B ausgebildet. Injeder der Behälterplatten 15A, 15B sind zweiin der Längsrichtungder Behälterplatte 15A, 15B verlaufendeNuten ausgebildet. Die zwei Nuten der oberen Behälterplatte 15A definierenden oberen vorderen Behälterabschnitt 16A undden oberen hinteren Behälterabschnitt 16B.Die zwei Nuten der unteren Behälterplatte 15B definierenden unteren vorderen Behälterabschnitt 18A undden unteren hinteren Behälterabschnitt 18B.
    [0096] DieVerbindungsplatten 40A, 40B sind mit den Rohren 20 soverbunden, dass die Enden der Rohre 20 in die Verbindungslöcher 40c passen,wie in 10B dargestellt.Hierbei passen die Einkerbungen 20b der Rohre 20 mitTrennwänden 40d zusammen,die zwischen den Verbindungslöchern 40c derVerbindungsplatten 40A, 40B ausgebildet sind. Fernersind die Behälterplatten 15A, 15B mitden Verbindungsplatten 40A, 40B verbunden. Aufdiese Weise ist der Raum in dem oberen Behälter in den oberen vorderenBehälterraum 16A undden oberen hinteren Behälterraum 16B geteilt.Der Raum in dem unteren Behälterist in den unteren vorderen Behälterraum 18A undden unteren hinteren Behälterraum 18B geteilt.
    [0097] Indiesem Verdampfapparat sind die ersten Kältemitteldurchläufe T1 inden Kanallöchern 20a an derVorderseite der Rohre 20 gemacht und die zweiten Kältemitteldurchläufe T2 sindin den Kanallöchern 20a ander Rückseiteder Rohre 20 gemacht, wie in 10B dargestellt.Demgemäß sind Vorteile ähnlich denobigen Ausführungsbeispielenvorgesehen.
    [0098] Inden obigen ersten bis achten Ausführungsbeispielen sind der ersteDurchlauf T1 und der zweite Durchlauf T2 bezüglich der LuftströmungsrichtungA an der Vorderseite und der Rückseitedes Kerns ausgebildet. D.h. das Kältemittel macht in den Behälterabschnitten 16A, 16B eineKehre von der Vorderseite zu der Rückseite des Kerns. Alternativ kannder Verdampfapparat so aufgebaut sein, dass das Kältemitteleine Kehre in der Kernbreitenrichtung D1 wie folgt macht.
    [0099] Ineinem in 11 bis 14E dargestellten neuntenAusführungsbeispielsind die Rohre 20 so angeordnet, dass das Kältemittelden ersten Durchlauf T1 und den zweiten Durchlauf T2 abwechselndin einer Reihe in der Kernbreitenrichtung D1 macht.
    [0100] Insbesondereist der Kernabschnitt 22 mit den Rohren 20 zwischendem oberen vorderen und hinteren Behälterabschnitt 16A, 16B unddem unteren vorderen und hinteren Behälterabschnitt 18A, 18B angeordnet.Die Rohre 20 haben flache Rohrquerschnitte. In dem Kernabschnitt 22 sinddie Rohre 20 in einer einzelnen Reihe in der KernbreitenrichtungD1 angeordnet.
    [0101] DasKältemittelströmtvon dem Kältemitteleinlassdes Anschlusses 13 zu dem oberen vorderen Behälterabschnitt 16A.Nach Durchströmendes Kerns 22 wird das Kältemittelaus dem Kältemittelauslassdes Anschlusses 13 durch den oberen hinteren Behälterabschnitt 16B ausgegeben.Wie in 13 dargestellt,sind in der Gruppe von Rohren 20 das erste Rohr 20A,in welchem der erste KältemitteldurchlaufT1 gemacht ist, und das zweite Kältemittelrohr 20B,in welchem der zweite Kältemitteldurchlauf T2gemacht ist, abwechselnd angeordnet.
    [0102] Wiein 14A bis 14E dargestellt, ist eine obereVerbindungsplatte 41a mit der oberen Behälterplatte 15A verbunden,sodass der obere vordere Behälterraum 16A vondem oberen hinteren Behälterraum 16B getrenntist. Wie in 14A dargestellt, sinderste und zweite Verbindungslöcher 39e, 39f an deroberen Verbindungsplatte 41A in Reihen in der KernbreitenrichtungD1 an Stellen entsprechend den offenen Enden der ersten bzw. zweitenRohre 20A, 20B ausgebildet. Die ersten Rohre 20A stehenmit dem oberen vorderen Behälterabschnitt 16A durch dieersten Verbindungslöcher 39e inVerbindung, und die zweiten Rohre 20B stehen mit dem oberenhinteren Behälterabschnitt 16B durchdie zweiten Verbindungslöcher 39f inVerbindung.
    [0103] Fernerist eine untere Verbindungsplatte 41B mit der unteren Behälterplatte 15B verbunden.Wie in 14B dargestellt,ist die zweite Verbindungsplatte 41B mit Verbindungslöchern 39cR, 39cL anStellen entsprechend den unteren offenen Enden der ersten Rohre 20A undmit Verbindungslöchern 39dR, 39dL anStellen entsprechend den unteren offenen Enden der zweiten Rohre 20B ausgebildet.Die Verbindungslöcher 39cR, 39cL, 39dR, 39dL sindin Reihen in der Kernbreitenrichtung angeordnet. Die Verbindungslöcher 39dR sindin dem vorderen rechten Abschnitt der unteren Verbindungsplatte 41B positioniert,um den vorderen Abschnitten der ersten Rohre 20A in demrechten Abschnitt des Kernabschnitts 22 zu entsprechen.Die Verbindungslöcher 39cL sindin dem vorderen linken Abschnitt der unteren Verbindungsplatte 41B positioniert,um den vorderen Abschnitten der ersten Rohre 20A in demlinken Abschnitt des Kernabschnitts 22 zu entsprechen.Die Verbindungslöcher 39cR sindin dem hinteren rechten Abschnitt der unteren Verbindungsplatte 41B positioniert,um den hinteren Abschnitten der zweiten Rohre 20B in demrechten Abschnitt des Kernabschnitts 22 zu entsprechen.Die Verbindungslöcher 30cL sindin dem hinteren linken Abschnitt der unteren Verbindungsplatte 41B positioniert,um den hinteren Abschnitten der zweiten Rohre 20B in demlinken Abschnitt des Kernabschnitts 22 zu entsprechen.
    [0104] Indem obigen Aufbau strömtdas Kältemittel, wiedurch Pfeile in 12 bis 14E gezeigt. Insbesondereströmtdas Kältemittelaus dem oberen vorderen Behälterabschnitt 16A durchdie Verbindungslöcher 39e zuden ersten Rohren 20A und machte den ersten Durchlauf T1in den ersten Rohren 20A. Dann strömt das in den ersten Rohren 20A indem linken Abschnitt des Kernabschnitts 22 strömende Kältemitteldurch die Verbindungslöcher 30cL inden unteren vorderen Behälterabschnitt 18A undmacht eine Kehre in dem unteren vorderen Behälterabschnitt 18A. Dannströmtdas Kältemitteldurch die Verbindungslöcher 39dR indie zweiten Rohre 20B in dem rechten Abschnitt des Kernabschnitts 22 undmacht den zweiten Durchlauf T2 in den rechten zweiten Rohren 20B.Andererseits strömtdas in den ersten Rohren 20A in dem rechten Abschnitt desKernabschnitts 22 strömendeKältemitteldurch die Verbindungslöcher 39cR inden unteren hinteren Behälterabschnitt 18B undmacht eine Kehre in dem unteren hinteren Behälterabschnitt 18B.Dann strömtdas Kältemitteldurch die Verbindungslöcher 39dL indie zweiten Rohre 20B in dem linken Abschnitt des Kernabschnitts 22 undmacht die zweiten DurchläufeT2 in den linken zweiten Rohren 20B. Das durch die zweitenDurchläufeT2 gelangte Kältemittelsammelt sich durch die Verbindungslöcher 39f in dem oberen hinterenBehälterabschnitt 16B undwird aus dem Kältemittelauslassdes Anschlusses 13 ausgegeben.
    [0105] Indiesem Ausführungsbeispielwird die Strömungsrichtungdes Kältemittelsbezüglichder Kernbreitenrichtung D1, d.h. der Rechts/Links-Richtung des Kernabschnitts 22 geändert. Ähnlich denAusführungsbeispielen,in welchen der vordere Kernabschnitt 22A und der hintereKernabschnitt 22B bezüglichder LuftströmungsrichtungA angeordnet sind, ist die Menge der Kältemittelverdampfung in demKernabschnitt 22 gleichmäßig. Demgemäß ist die Temperatur der durchden Kernabschnitt 22 strömenden Luft bezüglich derKernbreitenrichtung D1 gleichmäßig. Weildie Anzahl von Kehren des Kältemittelsklein ist, ist der Druckverlust des Kältemittels reduziert. Selbstwenn ein ausgetrockneter Bereich und ein überhitzter Bereich in den zweitenRohren 20B, in welchen das Kältemittel die zweiten Durchläufe D2 macht,erzeugt werden, wird durch die Rippen 26 und die erstenRohre 20A, in welchen das Kältemittel die ersten Durchläufe T1 macht,ein Wärmeaustauschdurchgeführt.Demgemäß ist dieWärmemengebezüglichder Kernbreitenrichtung D1 gleichmäßig und die Temperaturverteilungist verbessert.
    [0106] Indem gewöhnlichenVerdampfapparat steht die Luft mit der in dem überhitzten Bereich erzeugten Luftverteilungan der luftstromabwärtigenSeite (kältemittelstromaufwärtige Seite)des Kerns in Wärmeaustauschund wird gekühlt.D.h. die Luftverteilung wird durch Einstellen der Strömungsrichtungdes Kältemittelssenkrecht zu der Luftströmungsrichtungreduziert. Dagegen sind in dem Ausführungsbeispiel die Rohre 20A, 20B inder einzelnen Reihe in dem Kernabschnitt 22 angeordnet.Die zweiten Rohre 20B, in welchen die überhitzten Bereiche erzeugt werden,könnenzwischen den ersten Rohren 20A, in welchen die überhitztenBereiche nicht erzeugt werden, platziert werden. Deshalb ist dieTemperaturverteilung in dem Kernabschnitt mit einer einzelnen Reihevon Rohranordnung verbessert.
    [0107] Ineinem Kreislauf, in welchem der Verdampfapparat so verwendet wird,dass die Strömungsrichtungdes Kältemittelsumgekehrt wird, ist die Temperaturverteilung wie folgt verbessert.
    [0108] Indem in 20A, 20B, 21 dargestellten Verdampfapparat strömt das Kältemittelzum Beispiel so, dass der Wärmeaustauschin dem hinteren Kernabschnitt 22B an der luftstromaufwärtigen Seitenach dem vorderen Kernabschnitt 22A an der luftstromabwärtigen Seitedurchgeführtwird. Daher kehrt das Kältemittelvon der luftstromabwärtigenSeite zu der luftstromaufwärtigenSeite um. D.h. die Strömung desKältemittelsist allgemein betrachtet entgegen der Strömung der Luft. Bei diesem Verdampfapparat ist,wenn die Strömungdes Kältemittelsdurch Austauschen des Kältemitteleinlassesmit dem Kältemittelauslassumgekehrt wird, die Strömungsrichtung desKältemittelsgleich der Strömungsrichtungder Luft. In diesem Fall erscheint der um den Kältemittelauslass erzeugte überhitzteBereich und dergleichen als der Luftblastemperaturverteilungsbereich.Andererseits ist in dem Ausführungsbeispiel,in welchem der Kern in der einzelnen Reihe angeordnet ist, selbstwenn die Strömungsrichtungdes Kältemittels umgekehrtwird, die Kältemittelströmungsrichtung nichtparallel zu der LuftströmungsrichtungA, sondern senkrecht zu der Luftströmungsrichtung A. D.h. die Strömung desKältemittelsist bezüglichder Kernbreitenrichtung D1 symmetrisch gemacht. Demgemäß ist dieTemperaturverteilung verbessert. Ferner kann diese Kernanordnungmit einer einzelnen Reihe bei einem Kühler eingesetzt werden. Indem Kühler istdie Luftverteilung verbessert.
    [0109] Fallsdas KältemittelKohlendioxid ist, strömt dasKältemittelin dem Wärmetauscherin einem überkritischenZustand. Das Kältemittel ändert sich jedochnicht isotherm. Insbesondere wird, nachdem das Kältemittel in den Wärmetauscherströmt,die Temperatur des Kältemittelssofort gesenkt. In dem Kernabschnitt mit einer Rohranordnung einereinzelnen Reihe erscheint die Temperaturveränderung des Kältemittelsdirekt als die Blaslufttemperaturverteilung. In dem in 11 bis 14E dargestellten neunten Ausführungsbeispielsind jedoch das erste Rohr 20A, in welchem das Kältemittelmit hoher Temperatur direkt nach dem Einströmen in den Wärmetauscher strömt, unddas Rohr 20B, in welchem das Kältemittel mit niedriger Temperaturvor der Ausgabe strömt, abwechselndangeordnet. Deshalb ist die verbesserte Luftverteilung vorgesehen.
    [0110] Indem neunten Ausführungsbeispielsind das erste Rohr 20A, durch welches das Kältemittelin einer Richtung nach unten strömt,um den ersten Durchlauf D1 zu machen, und das Rohr 20B,durch welches das Kältemittelin einer Richtung nach oben strömt,um den zweiten Durchlauf T2 zu machen, abwechselnd angeordnet.
    [0111] Jedochkann der Kernabschnitt 22 auch durch abwechselndes Anordneneines Satzes von ersten Rohren 20A und eines Satzes vonzweiten Rohren 20B ausgebildet sein. Zum Beispiel sindzwei oder drei erste Rohre 20A und zwei oder drei zweite Rohre 20B abwechselndangeordnet. In diesem Fall kann eine ähnliche Wirkung vorgesehenwerden.
    [0112] Demgemäß kann derKern mit der Rohranordnung einer einzelnen Reihe die Luftverteilungals Verdampfapparat und Kühlerverbessern. Daher kann diese Kernanordnung sowohl für den Verdampfapparatals auch den Kühlereingesetzt werden. Hierbei bedeutet der Verdampfapparat den Wärmetauscher,in welchem das KältemittelWärme aufnimmtund verdampft, währendein Wärmeaustausch zwischendem Kältemittelund dem zu kühlenden äußeren Fluid(zum Beispiel Luft) durchgeführtwird. Der Kühlerbedeutet den Wärmetauscher,in welchem das KältemittelWärme abstrahlt,um sich selbst zu kühlen.
    [0113] Inden obigen ersten bis neunten Ausführungsbeispielen sind die Rohre 20, 20A, 20B vertikal angeordnetund die Behälter 16A, 16B, 18A, 18B sindmit den oberen und unteren Enden der Rohre 20, 20A, 20B verbunden.Die Montageposition des Wärmetauschersist im Gebrauch nicht auf die obige beschränkt. Zum Beispiel sind dieBehälter 16A, 16B, 18A, 18B vertikalangeordnet und die Kerne 22A, 22B sind horizontalzwischen den Behältern 16A, 16B, 18A, 18B angeordnet.D.h. die Rohre 20, 20A, 20B sind horizontalangeordnet und in der vertikalen Richtung geschichtet, wie in 15 eines zehnten Ausführungsbeispielsgezeigt. Bei diesem Aufbau könnendie ähnlichenVorteile vorgesehen werden. Zusätzlichkann die Ungleichmäßigkeitder Temperatur in der vertikalen Richtung reduziert werden. Derin 15 dargestellte Kältemittelverdampfapparatist durch Drehen des in 1A dargestelltenKältemittelverdampfapparatsum 90° vorgesehen.
    [0114] Derin den obigen Ausführungsbeispielen beschriebeneWärmetauscherkann in einem Kühlkreismit einem inneren Wärmetauschereingesetzt werden, wie in 16A und 16B dargestellt. Zum Beispielwird der in 11 dargestellteWärmetauscherals ein innerer Wärmetauscher 44 verwendet. Indem Kühlkreisist ein Schaltventil (Vierwegeventil) 42 vorgesehen. Indiesem Kreis wird der Betriebsmodus zwischen dem Kühlmodus(16A) und dem Heizmodus(16B) durch das Schaltventil 42 geschaltet.Nachfolgend wird die Konstruktion des Kühlkreises, in welchem Kohlendioxidin dem überkritischenZustand als Kältemittelverwendet wird, beispielhaft erläutert.
    [0115] Indem in 16A gezeigtenKühlmodus wirddas Kältemittel,welches in einem Kompressor 46 komprimiert worden ist,durch einen Schaltvorgang des Schaltventils 42 durch einRohr 43 in einen äußeren Wärmetauscher(Kühler) 48 eingeleitet.In dem äußeren Wärmetauscher 48 wirdein Wärmeaustauschzwischen dem Hochdruck-Kältemittelund der Hochtemperatur-Luft durchgeführt. Deshalb wird ein Hochdruck-Hochtemperatur-Kältemittelaus dem äußeren Wärmetauscher 48 ausgegeben.Dann wird das Kältemitteldurch einen inneren Wärmetauscher (IHX) 50,in welchem ein Wärmeaustauschzwischen den Kältemittelndurchgeführtwird, und einem Expansionsventil (Druckverminderungsvorrichtung) 45 inein Niederdruck-Niedertemperatur-Kältemittelgeändertund strömtin den inneren Wärmetauscher (Verdampfapparat) 44.In dem inneren Wärmetauscher 44 absorbiertdas KältemittelWärme ausder in einen Raum zu blasenden Luft, um dadurch die Luft zu kühlen. Dannwird das Kältemittelin ein Auffanggefäß 52 eingeleitet.In dem Auffanggefäß 52 wird dasKältemittelin ein gasförmigesKältemittelund ein flüssigesKältemittelgetrennt. Dann kehrt das Kältemittelzu dem Kompressor 46 zurück und wird anschließend indas Hochdruck-Hochtemperatur-Kältemittelgeändert.In 16A, 16B geben Pfeile die Strömungsrichtungdes Kältemittelsan.
    [0116] Indem in 16B gezeigtenHeizmodus wird das in dem Kompressor 46 komprimierte Kältemitteldurch das Schaltventil 42 durch ein Rohr 43A inden inneren Wärmetauscher(Kühler) 44 eingeleitet.In dem inneren Wärmetauscher 44 strahltdas KältemittelWärme aneine Niedertemperatur-Luft ab, um dadurch die Luft zu erwärmen. Sowird das Hochdruck-Niedertemperatur-Kältemittel aus dem inneren Wärmetauscher 44 ausgegeben.Dann wird das Kältemitteldurch das Expansionsventil 45 in ein Niederdruck-Niedertemperatur-Kältemittelgeändert.Dann strömtdas Niederdruck-Niedertemperatur-Kältemittel in den äußeren Wärmetauscher(Verdampfapparat) 48. In dem äußeren Wärmetauscher 48 absorbiertdas KältemittelWärme.Dann wird das Kältemitteldurch das Schaltventil 42 in den inneren Wärmetauscher(IHX) 50 eingeleitet. Ferner kehrt das Kältemittelzu dem Kompressor 46 zurück und wird anschließend indas Hochdruck-Hochtemperatur-Kältemittelgeändert.
    [0117] Indem Wärmetauscher 44 mitder einzelnen Reihe einer Rohranordnung kann der Kältemitteleinlassan der unteren Seite vorgesehen sein. Alternativ können derKältemitteleinlassund der Kältemittelauslassauf der rechten Seite und der linken Seite davon vorgesehen sein.Ferner könnenzwei Kältemitteleinlässe vorgesehensein. Auch ist es nicht immer notwendig, dass das Rohr 20A,durch welches das Kältemittelden ersten Durchlauf T1 macht, und das Rohr 20B, durchwelches das Kältemittelden zweiten Durchlauf T2 macht, abwechselnd angeordnet sind. Alternativsind ein Satz der Rohre 20A und ein Satz der Rohre 20B,die jeweils eine vorbestimmte Anzahl von Rohren enthalten, abwechselndangeordnet.
    [0118] DurchVerwendung des Wärmetauschers derAusführungsbeispielein Kombination mit dem inneren Wärmetauscherwird, da die Trockenheit des Kältemittelsan der Kältemitteleinlassseitedes Wärmetauschersreduziert ist, die Temperaturverteilung weiter verbessert. Auchist die Enthalpiedifferenz auf der Kältemittelauslassseite vergrößert. Demgemäß ist dasLeistungsvermögenverbessert.
    [0119] Inden obigen Ausführungsbeispielenwerden die Strömedes Kältemittelsnach Durchströmen desersten Durchlaufs T1 in der horizontalen Richtung in dem Kreuzungsabschnittvor dem Strömenin den zweiten Durchlauf T2 gekreuzt. Alternativ können dieStrömedes Kältemittelsauch nach Durchführungmehrerer erster DurchläufeT1 gekreuzt werden. Auch ist die Anzahl des Kreuzungsabschnitts nichtbegrenzt. Der Kreuzungsabschnitt kann an mehreren Positionen vorgesehensein.
    [0120] DieKonstruktion der vorliegenden Erfindung kann auf den Wärmetauscherdes Schlangentyps angewendet werden, in welchem der Strom des Kältemittelsin Schlangenlinienform durch die mehreren Rohre in dem vorderenund dem hinteren Kernabschnitt gebildet ist und mehrere Kältemitteldurchläufe gebildetsind.
    [0121] Fernerkann der oben beschriebene Kältemittelverdampfapparatin einem Kühlkreismit einer Ejektorpumpe und einem inneren Wärmetauscher eingesetzt werden,wie in 17 und 18 dargestellt. Der Kühlkreisvon 17 weist einen Kompressor 66,einen Kühler 67,eine Ejektorpumpe 68, eine Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 69 undeinen Verdampfapparat 64 auf. Der in 18 dargestellte Kühlkreis weist anstelle derEjektorpumpe 68 von 17 eineDruckverminderungsvorrichtung (Expansionsventil) 65 auf.
    [0122] Vorzugsweiseist in dem in 17 dargestelltenKühlkreiseine Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 69 stromaufdes Verdampfapparats 64 angeordnet. In dem in 18 dargestellten Kühlkreisist die Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 69 bevorzugt stromaufder Druckverminderungsvorrichtung 65 angeordnet. Weil dieTrockenheit des Kältemittelsauf der Kältemitteleinlassseitedes Verdampfapparats 64 reduziert ist, ist diese Anordnunghinsichtlich einer Verbesserung der Temperaturverteilung in derKernbreitenrichtung D1 und der Kühlleistungbevorzugt.
    [0123] DerVerdampfapparat der Ausführungsbeispielewird in Kombination mit der Ejektorpumpe verwendet. In dem Ejektorpumpenkreisist die Kältemittelströmungsratezu der Niederdruckseite um so größer je geringerder Druckverlust des Kältemittelsauf der Niederdruckseite (zum Beispiel in dem Verdampfapparat undder Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung)ist. Demgemäß ist dasLeistungsvermögenweiter verbessert.
    [0124] Dievorliegende Erfindung sollte nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispielebeschränktsein, sondern kann auf andere Weise ohne Verlassen des Schutzumfangsder Erfindung realisiert werden.
    [0125] Inder obigen Beschreibung ist die vorliegende Erfindung auf den Kältmittelverdampfapparatangewendet, in welchem das äußere Fluid(erstes Fluid) Luft ist und das innere Fluid (zweites Fluid) das Kältemittelist. Alternativ kann die vorliegende Erfindung bei dem Wärmetauschereingesetzt werden, der einen Wärmeaustauschzwischen dem ersten Fluid und dem zweiten Fluid außer demKältemittel durchführt. DerWärmetauscherkann zum Erwärmen desersten Fluids verwendet werden.
    权利要求:
    Claims (27)
    [1] Wärmetauscher,der einen Wärmeaustausch zwischeneinem außerhalbdavon strömenden äußeren Fluidund einem darin strömendeninneren Fluid durchführt,mit einem Kernabschnitt (22, 22A, 22B)mit mehreren in wenigstens einer Reihe angeordneten Rohren (20, 20A, 20B),wobei die Rohre (20, 20A, 20B) ersteKanäle(T1), durch welche das innere Fluid strömt, und zweite Kanäle (T2),durch welche das innere Fluid nach Durchströmen der ersten Kanäle (T1)strömt, definieren; einemEinleitungsabschnitt (18A), durch welchen das innere Fluideingeleitet wird, wobei der Einleitungsabschnitt (18A)mit dem Kernabschnitt (22, 22A, 22B)verbunden ist, um eine Verbindung mit den ersten Kanälen herzustellen;einem Ausgabeabschnitt (18B), durch welchen das innereFluid ausgegeben wird, wobei der Ausgabeabschnitt 118B)mit dem Kernabschnitt (20, 20A, 20B)verbunden ist, um eine Verbindung mit den zweiten Kanälen herzustellen; einemmit dem Kernabschnitt (22, 22A, 22B)verbundenen Sammelabschnitt (16A), wobei der Sammelabschnitt(16A) einen mit den ersten Kanälen (T1L) in einem ersten Abschnittdes Kernabschnitts (22, 22A, 22B) inVerbindung stehenden ersten Raum (16AL) und einen mit denersten Kanälen(T1R) in einem zweiten Abschnitt des Kernabschnitts (22, 22A, 22B) inVerbindung stehenden zweiten Raum (16AR) bildet; und einemVerteilungsabschnitt (16B), der mit dem Kernabschnitt (22, 22A, 22B)verbunden ist, wobei der Verteilungsabschnitt (16B) einenmit den zweiten Kanälen(T2L) in dem ersten Abschnitt des Kernabschnitts (22, 22A, 22B)in Verbindung stehenden ersten Raum (16BL) und einen mitden zweiten Kanälen (T2R)in dem zweiten Abschnitt des Kernabschnitts (22, 22A, 22B)in Verbindung stehenden zweiten Raum (16BR) bildet, wobeider Verteilungsabschnitt (16B) mit dem Sammelabschnitt(16A) durch ein Verbindungsteil mit einem ersten Verbindungsabschnittund einem zweiten Verbindungsabschnitt in Verbindung steht, dererste Verbindungsabschnitt angeordnet ist, um eine Verbindung zwischendem ersten Raum (16AL) des Sammelabschnitts (16A)und dem zweiten Raum (16BR) des Verteilungsabschnitts 16B zuerlauben, und der zweite Verbindungsabschnitt angeordnet ist, umeine Verbindung zwischen dem zweiten Raum (16AR) des Sammelabschnitts 16A unddem ersten Raum (16BL) des Verteilungsabschnitts (16B)zu erlauben.
    [2] Wärmetauschernach Anspruch 1, bei welchem die Rohre (20A, 20B)in zwei Reihen angeordnet sind, die ersten Kanäle (T1) in einer ersten Reihevon Rohren (20A) gebildet sind und die zweiten Kanäle (T2)in einer zweiten Reihe von Rohren (20B) gebildet sind, dererste Verbindungsabschnitt und der zweite Verbindungsabschnitt einanderkreuzend angeordnet sind, um dadurch ein Kreuzungsteil vorzusehen.
    [3] Wärmetauschernach Anspruch 2, bei welchem der Sammelabschnitt (16A)und der Verteilungsabschnitt (16B) durch Behälterabschnittevorgesehen sind, wobei einer der Behälterabschnitte bezüglich einerStrömungsrichtungdes äußeren Fluidsstromab des anderen angeordnet ist, und die Behälterabschnitte(16A, 16B) an mittleren Positionen davon geteiltsind und das Kreuzungsteil (28, 28A) an denmittleren Positionen der Behälterabschnitte(16A, 16B) angeordnet ist.
    [4] Wärmetauschernach Anspruch 2, bei welchem der Sammelabschnitt (16A)und der Verteilungsabschnitt (16B) durch Behälterabschnittevorgesehen sind, wobei einer der Behälterabschnitte bezüglich einerStrömungsrichtungdes äußeren Fluidsstromab des anderen angeordnet ist, und das Kreuzungsteil (32, 34)außerhalbder Behälterabschnitte(16A, 16B) vorgesehen ist.
    [5] Wärmetauschernach Anspruch 2, bei welchem der Sammelabschnitt (16A)und der Verteilungsabschnitt (16B) durch Behälterabschnittevorgesehen sind, wobei einer der Behälterabschnitte bezüglich einerStrömungsrichtungdes äußeren Fluidsstromab des anderen angeordnet ist, das Verbindungsteil durchein zwischen den Behälterabschnitten(16A, 16B) angeordnetes Verbindungsbehälterelement(16c) vorgesehen ist, das Verbindungsbehälterelement(16c) in einen ersten Raum und einen zweiten Raum geteiltist, der erste Verbindungsabschnitt durch den ersten Raum vorgesehenist und der zweite Verbindungsabschnitt durch den zweiten Raum vorgesehenist.
    [6] Wärmetauschernach Anspruch 1, bei welchem die Rohre (20A, 20B)in zwei Reihen angeordnet sind, die ersten Kanäle (T1) durch eine erste Reihe vonRohren (20A) gebildet sind und die zweiten Kanäle (T2)durch eine zweite Reihe von Rohren (20B) gebildet sind, derVerteilungsabschnitt (16B) einen den ersten Raum definierendenersten Behälterabschnitt(16B1) und einen den zweiten Raum definierenden zweiten Behälterabschnitt(16B2) bildet, und einer des ersten und des zweitenBehälterabschnitts (16B1, 16B2)bezüglicheiner Strömungsrichtung(A) des äußeren Fluidsstromauf des anderen angeordnet ist.
    [7] Wärmetauschernach Anspruch 6, bei welchem der Sammelabschnitt (16A)durch eine Trennvorrichtung (24c) in den ersten Raum (16AL)und den zweiten Raum (16AR) geteilt ist, der ersteVerbindungsabschnitt (32A) an einem Ende des Sammelabschnitts(16A) vorgesehen ist, um eine Verbindung zwischen dem erstenRaum (16AL) des Sammelabschnitts (16) und demzweiten Behälterabschnitt(16B2) zu erlauben, und der zweite Verbindungsabschnitt(32B) an einem abgewandten Endes des Sammelabschnitts (16A)vorgesehen ist, um eine Verbindung zwischen dem zweiten Raum (16AR)des Sammelabschnitts (16) und dem ersten Behälterabschnitt(16B1) zu erlauben.
    [8] Wärmetauschernach Anspruch 6 oder 7, bei welchem der Sammelabschnitt (16A)bezüglichder Strömungsrichtung(A) des äußeren Fluidsstromab des ersten und des zweiten Behälterabschnitts (16B1, 16B2)vorgesehen ist.
    [9] Wärmetauschernach Anspruch 1, bei welchem die Rohre (20A, 20B)in zwei Reihen angeordnet sind, die ersten Kanäle (T1) in einer ersten Reihevon Rohren (20A) gebildet sind und die zweiten Kanäle (T2)in einer zweiten Reihe von Rohren (20B) gebildet sind, derSammelabschnitt (16A) einen den ersten Raum definierendenersten Behälterabschnitt(16A2) und einen den zweiten Raum definierenden zweitenBehälterabschnitt(16A1) bildet, und einer des ersten und des zweitenBehälterabschnitts (16A1, 16A2)bezüglicheiner Strömungsrichtungdes äußeren Fluidsstromauf des anderen angeordnet ist.
    [10] Wärmetauschernach Anspruch 9, bei welchem der erste Verbindungsabschnitt(32A) an einem Ende des Verteilungsabschnitts (16B)vorgesehen ist, um eine Verbindung zwischen dem zweiten Behälterabschnitt(16A1) und dem ersten Raum (16BL) des Verteilungsabschnitts(16) zu erlauben, und der zweite Verbindungsabschnitt(32B) an einem abgewandten Endes des Verteilungsabschnitts(16B) vorgesehen ist, um eine Verbindung zwischen dem erstenBehälterabschnitt(16A2) und dem zweiten Raum (16BR) des Verteilungsabschnitts(16B) zu erlauben.
    [11] Wärmetauschernach Anspruch 9 oder 10, bei welchem der Verteilungsabschnitt (16B)bezüglichder Strömungsrichtung(A) des äußeren Fluids stromaufdes ersten und des zweiten Behälterabschnitts(16A1, 16A2) vorgesehen ist.
    [12] Wärmetauschernach einem der Ansprüche1 bis 11, bei welchem jedes der Rohre (20) einen flachenRohrquerschnitt besitzt und mehrere Kanalräume (20a) darin definiert,und die ersten Kanäle(T1) und die zweiten Kanäle(T2) durch die Kanalräume(20a) in dem Rohr (20) definiert sind.
    [13] Wärmetauscher,der einen Wärmeaustausch zwischeneinem außerhalbströmenden äußeren Fluidund einem darin strömendeninneren Fluid durchführt,mit einem Kernabschnitt (22) mit erste Kanäle (T1)definierenden ersten Rohren (20A), durch welche das innereFluid strömt,und zweite Kanäle(T2) definierenden zweiten Rohren (20B), durch welche dasinnere Fluid nach Durchströmender ersten Kanäle(T1) strömt,wobei die ersten Rohre (20A) und die zweiten Rohre (20B)abwechselnd in einer Reihe angeordnet sind; einem mit dem Kernabschnitt(22) verbundenen Einleitungsabschnitt (16A), wobeider Einleitungsabschnitt (16A) mehrere Verbindungslöcher (39e)bildet, um eine Verbindung zwischen dem Einleitungsabschnitt (16A)und den ersten Rohren (20A) zu erlauben; einem mitdem Kernabschnitt (22) verbundenen Ausgabeabschnitt (16B),wobei der Ausgabeabschnitt (16B) mehrere Verbindungslöcher (39f)bildet, um eine Verbindung zwischen dem Ausgabeabschnitt (16B)und den zweiten Rohren (20B) zu erlauben; einem mitdem Kernabschnitt (22) verbundenen ersten Behälterabschnitt(18A); und einem zweiten Behälterabschnitt (18B),der mit dem Kernabschnitt (22) verbunden ist und im Wesentlichenparallel zu dem ersten Behälterabschnitt(18A) angeordnet ist, wobei der erste Behälterabschnitt(18A) erste Einströmlöcher (39cL),um eine Verbindung zwischen dem ersten Behälterabschnitt (18A)und den ersten Rohren (20A) in einem ersten Abschnitt desKernabschnitts (22) zu erlauben, und erste Ausströmlöcher (39dR),um eine Verbindung zwischen dem ersten Behälterabschnitt (18A)und den zweiten Rohren (20B) in einem zweiten Abschnittdes Kernabschnitts (22) zu erlauben, bildet, wobeider zweite Behälterabschnitt(18B) zweite Einströmlöcher (39cR),um eine Verbindung zwischen den ersten Rohren (20A) indem zweiten Abschnitt des Kernabschnitts (22) und dem zweitenBehälterabschnitt(18B) zu erlauben, und zweite Ausströmlöcher (39dL), um eineVerbindung zwischen dem zweiten Behälterabschnitt (18B)und den zweiten Rohren (20B) in dem ersten Abschnitt desKernabschnitts (22) zu erlauben, bildet.
    [14] Wärmetauschernach Anspruch 13, bei welchem die ersten Rohre (20A) unddie zweiten Rohre (20B) so angeordnet sind, dass ein Satzder ersten Rohre (20A) und ein Satz der zweiten Rohre (20B) abwechselndangeordnet sind, wobei jeder Satz eine vorbestimmte Anzahl von Rohrenenthält.
    [15] Wärmetauschernach einem der Ansprüche1 bis 14, bei welchem der Kernabschnitt (22, 22A, 22B) soangeordnet ist, dass die Rohre (20, 20A, 20B)in einer vertikalen Richtung geschichtet sind.
    [16] Wärmetauschernach einem der Ansprüche1 bis 15, ferner mit mehreren Einlässen, durch welche das innereFluid in den Einleitungsabschnitt (16A, 18A) eingeleitetwird.
    [17] Wärmetauschernach einem der Ansprüche1 bis 16, bei welchem der Kernabschnitt (22, 22A, 22B) einenMehrstromkern bildet, in welchem die Rohre (20, 20A, 20B)so angeordnet sind, dass das innere Fluid gleichzeitig in den mehrerenRohren strömt.
    [18] Wärmetauschernach einem der Ansprüche1 bis 16, bei welchem die Rohre (20, 20A, 20B)in Formen einer Schlangenlinie sind und der Kernabschnitt einenKern des Mehrdurchlauf-Schlangenlinientyps bildet.
    [19] Wärmetauschernach einem der Ansprüche1 bis 18, bei welchem der Einleitungsabschnitt (18A), derAusgabeabschnitt (18B), der Sammelabschnitt (16A)und der Verteilungsabschnitt (16B) durch Behälterabschnittevorgesehen sind.
    [20] Wärmetauschernach Anspruch 19, bei welchem der Behälterabschnitt aus einer eineNut bildenden Behälterplatte(38, 15A, 15B) und einer Verbindungslöcher (39a, 39b, 39c, 39e, 39f, 40c1 bildendenVerbindungsplatte (40, 40A, 40B, 41A, 41B) gebildetist und die Verbindungsplatte mit der Behälterplatte verbunden ist.
    [21] Wärmetauschernach einem der Ansprüche1 bis 20, bei welchem der Kernabschnitt (22, 22A, 22B) soangeordnet ist, dass das innere Fluid in den ersten Kanälen (T1)in einer Richtung nach oben strömt.
    [22] Wärmetauschernach einem der Ansprüche1 bis 21, bei welchem das innere Fluid ein Kältemittel ist.
    [23] Verfahren zur Verwendung des Wärmetauschers nach Anspruch22 in Kombination mit einem inneren Wärmetauscher (50),der einen Wärmeaustausch zwischeneinem Hochtemperatur-Kältemittel undeinem Niedertemperatur-Kältemitteldurchführt.
    [24] Verfahren nach Anspruch 23, bei welchem der Wärmetauscherferner in Kombination mit einer Ejektorpumpe verwendet wird.
    [25] Verfahren zur Verwendung des Wärmetauschers nach Anspruch22 in einem Kühlkreis,in welchem eine Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung(69) stromauf einer Komponente einer Druckverminderungsvorrichtung(65) und des Wärmetauschers(64) angeordnet ist.
    [26] Verfahren zur Verwendung des Wärmetauschers nach Anspruch22 in einem Kühlkreismit einem Schaltventil (42), das eine Strömungsrichtung desKältemittelsin dem Kreislauf schalten kann.
    [27] Verfahren zur Verwendung des Wärmetauschers nach Anspruch22 als Verdampfapparat währendeines Kühlbetriebsund als Kühlerwährendeines Heizbetriebs.
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    2010-07-01| 8110| Request for examination paragraph 44|
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