DE10331518A1

DE10331518A1 - Wärmetauscher zum Kühlen von Luft

Info

Publication number: DE10331518A1
Application number: DE10331518A
Authority: DE
Inventors: Haruyuki Kariya Nishijima; Tomoo Kariya Honda; Kazuhisa Kariya Makida; Toshio Kariya Ueno
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-07-12
Filing date: 2003-07-11
Publication date: 2004-01-22
Also published as: CN1228591C; US20040035562A1; CN1475713A

Abstract

In einem Wärmetauscher (13) zum Kühlen von Luft hat ein Rohr (131, 231) einen stromlinienförmigen Querschnitt, so dass Luft entlang einer äußeren Oberfläche des Rohres (131, 231) strömt, ohne zu stagnieren. Deshalb ist es weniger wahrscheinlich, dass Feuchtigkeit an der äußeren Oberfläche des Rohres (131, 231) anhaftet. Demgemäß ist die Bildung von Frost eingeschränkt.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher zum Kühlen von Luft. Genauer bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Verdampfer für einen Kälteerzeugungsapparat und einen Gefrierer.
Gemäß einem Verdampfer für einen Kälteerzeugungsapparat, der in JP-A-2002-115934 offenbart ist, sind Rohre mit im wesentlichen elliptisch geformten Querschnitten derart angeordnet, dass Längsachsen der Querschnitte parallel zu einer Luftstromrichtung sind. Es sind keine äußeren Rippen zwischen den Rohren vorgesehen und die äußeren Oberflächen der Rohre sind generell der Luft ausgesetzt. Mit dieser Konfiguration bzw. dieser Anordnung wird an luftstromabwärtigen Abschnitten der Rohre intensiv Frost erzeugt und die Bildung von Frost zwischen den Rohren, welche zum Blockieren von Luftdurchgängen führt, ist beschränkt. Dem gemäß reduziert sich ein Luftstromwiderstand und die Kühlkapazität des Verdampfers verbessert sich.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wärmetauscher zum Kühlen von Luft bereitzustellen, der in der Lage ist, die Effizienz bzw. Wirksamkeit von Wärmeaustausch zu verbessern.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wärmetauscher zum Kühlen von Luft bereitzustellen, der in der Lage ist, die Bildung von Frost auf demselben zu beschränken.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Wärmetauscher zum Kühlen von Luft Rohre, durch welche Fluid strömt. Die Rohre sind derart angeordnet, dass äußere Oberflächen generell der Luft ausgesetzt sind. Die Rohre haben stromlinienförmige Querschnitte, so dass Luft entlang der äußeren Oberflächen der Rohre strömt.
Da die Luft gleichmäßig um die Rohre herum strömt, ohne zu stagnieren bzw. sich zu stauen, und es ist weniger wahrscheinlich, dass Feuchtigkeit, welche zu Frost führt, an den äußeren Oberflächen der Rohre anhaftet. Deshalb ist die Anhaftung von Frostpartikeln und das Wachstum von Frost auf den Rohren beschränkt. Dem gemäß reduziert sich der Luftwiderstand, und die Effizienz bzw. Wirksamkeit des Wärmeaustauschs verbessert sich.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Wärmetauscher ein flaches Rohr, durch welches Fluid strömt. Das flache Rohr ist derart angeordnet, dass eine Längsmittellinie seines Querschnitts parallel zu einer Luftströmungsrichtung ist, und das flache Rohr ist in einer Richtung senkrecht zu der Luftströmungsrichtung gewellt.
Der Wärmetauscher ist nicht mit äußeren Rippen versehen. Deshalb kondensiert, wenn feuchte Luft um die Rohre herum strömt, Feuchtigkeit intensiv an einer luftstromabwärtigen Position des Rohres und wächst bzw. wird zu Frost. Da der Frost in einer Richtung parallel zu der Luftströmungsrichtung wächst, ist der Luftstrom nicht blockiert. Dem gemäß redu ziert sich ein Widerstand eines um die Rohre strömenden bzw. passierenden Luftstromes, wodurch sich die Wirksamkeit des Wärmeaustauschs verbessert.
Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden genauen Beschreibung ersichtlicher, die unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen ausgeführt wird, wobei ähnliche Bauteile durch ähnliche Bezugszeichen bezeichnet werden, und wobei:
1 eine schematische perspektivische Ansicht eines gekühlten Fahrzeugs bzw. Kühlfahrzeugs gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist,
2 ein schematisches Diagramm eines Dampfkompressions-Kältemittelkreislaufsystems des Kühlfahrzeugs gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist,
3 eine perspektivische Ansicht eines hinteren Endes des Kühlfahrzeugs gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist,
4 eine perspektivische Ansicht eines Verdampfers des Dampfkompressions-Kältemittelkreislaufsystems gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist,
5 eine perspektivische Teilansicht eines Kernabschnitts des Verdampfers zur Erklärung von Strömen von Luft und Käl-temittel gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist,
6A eine Querschnittsansicht eines Rohres des Verdampfers gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist,
6B eine erklärende Ansicht der Rohre gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist,
6C eine vergrößerte Teilansicht eines luftstromabwärtigen Abschnitts des Rohres, das in 6b gezeigt ist, zur Erklärung eines Luftstroms um den luftstromabwärtigen Abschnitt des Rohres gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist,
7 eine Querschnittsteilansicht des Verdampfers zur Darstellung einer Rohranordnung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist,
8 eine Zeittabelle zur Darstellung von Betriebszeitpunkten eines Motors, Türen und eines Enteisungsventils gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist,
9A und 9B Querschnittsansichten von Rohren des Verdampfers gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind,
10 eine Querschnittsansicht eines Rohres des Verdampfers gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist,
11 eine Querschnittsansicht eines Rohres des Verdampfers gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist,
12 eine psychrometrische Tabelle bzw. Darstellung gemäß der fünftert Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist,
13 eine perspektivische Teilansicht eines Rohres des Verdampfers gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist,
14 eine Querschnittsteilansicht der Rohre gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist,
15A eine Querschnittsansicht eines Rohres des Verdampfers gemäß der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist,
15B eine erklärende Ansicht des Rohres gemäß der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, und
15C eine vergrößerte Teilansicht eines luftstromabwärtigen Abschnitts des Rohres, das in 15B gezeigt ist, zur Erklärung bzw. Darstellung eines Luftstromes um den luft stromabwärtigen Abschnitt des Rohres gemäß der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung herum ist.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Ein Wärmetauscher zum Kühlen von Luft gemäß der ersten Ausführungsform ist beispielsweise für einen Verdampfer 13 eines Kühlfahrzeugs 1 verwendet, welches Güter oder Frachten, wie gefrorene Nahrung (Tiefkühlkost), transportiert, während es dieselben kalt hält bzw. kühlt, wie in 1 gezeigt ist.
Das Kühlfahrzeug 1 hat einen Gefrierbehälter 2 (bzw. einen Kühlcontainer) zum Lagern der Frachten. Der Gefrierbehälter 2 hat eine Öffnung 18 und Türen 3, 4 an seinem hinteren Ende. Die Frachten werden durch die Öffnung 18 herein und heraus getragen.
Ein Dampfkompressions-Kältemittelkreissystem 5 zum Kühlen von Luft in dem Gefrierbehälter 2 ist an der Front des Kühlfahrzeugs 1 montiert. Wie in 2 gezeigt ist, enthält das System 5 einen Kompressor 6, einen Kondensator 9 (bzw, ein Verflüssiger), einen elektrischen Ventilator bzw. ein elektrisches Lüftergebläse 10 , ein Sammelgefäß 11, eine Druckreduzierungseinrichtung 12, und einen Verdampfer 13.
Der Kompressor 6 wird durch einen Motor 8 über eine elektromagnetische Kupplung 7 angetrieben. Der Kondensator 9 kühlt Hochtemperatur, Hochdruckkältemittel (d.h.: Kältemittel mit hoher Temperatur und hohem Druck), welches von dem Kompressor 1 ausströmt. Das Lüftergebläse 10 bläst Kühlluft zu dem Kondensator 9. Das Sammelgefäß 11 trennt das von dem Kondensator 9 ausströmende Kältemittel in gasförmiges und flüssiges Käl- temittel und lässt das flüssige Kältemittel zu der Druckreduzierungseinrichtung 12 hin ausströmen. Das überschüssige Käl-temittel wird in dem Sammelgefäß 11 als das flüssige Käl-temittel gespeichert.
Die Druckreduzierungseinrichtung 12 dekomprimiert das flüssige Kältemittel. In dem Verdampfer 13 verdampft das Kältemittel von der Druckreduzierungseinrichtung 12 durch bzw. unter Absorption von Wärme von in den Gefrierbehälter 2 zu blasender Luft. Der Verdampfer 13 wird später genauer beschrieben.
Zusätzlich ist ein Akkumulator bzw. ein Speichergefäß 14 zwischen einem Kältemittelauslass des Verdampfers 13 und einem Kältemitteleinlass des Kompressors 6 vorgesehen. Das Speichergefäß 14 trennt das Kältemittel, welches von dem Verdampfer 13 ausströmt, in gasförmiges Kältemittel und in flüssiges Kältemittel. Das gasförmige Kältemittel wird in den Kompressor 6 gesaugt und das flüssige Kältemittel wird in dem Speichergefäß 14 gesammelt.
Eine Umgehungsleitung 15 ist angeordnet, um Hochtemperaturkältemittel (Heißgas) von dem Kompressor 6 zu dem Verdampfer 13 einzuleiten, während die Druckreduzierungseinrichtung 12 umgangen wird. Die Umgehungsleitung 15 ist mit einem Enteisungsventil 16 versehen. Das Enteisungsventil 16 ist ein elektromagnetisches Ventil. Das Enteisungsventil 16 erlaubt ein Strömen des Heißgases durch die Umgehungsleitung 15.
Eine Gebläseeinrichtung 19 ist an der Unterseite der Öffnung 18 außerhalb des Gefrierbehälters 2 vorgesehen. Die Gebläseeinrichtung 19 bildet einen Luftvorhang zum Abtrennen des Inneren des Gefrierbehälters 2 von dem Äußeren, wenn die Türen 3, 4 geöffnet sind. Die Gebläseeinrichtung 19 enthält Quer stromlüfter 20, 21, die jeweils horizontal an der Unterseite der Öffnung 18 platziert sind. In den Querstromlüftern 20, 21 strömt Luft innerhalb von Querschnitten, die senkrecht zu Achsen von Mehrflügel-Zylinderlüftern 20a, 21a (beispielsweise Walzenlüfter) sind (siehe JIS B0132 Nr. 1017).
Als nächstes wird der Verdampfer 13 im Detail unter Bezugnahme auf die 4 bis 6C beschrieben. Wie in 4 gezeigt ist, enthält der Verdampfer 13 eine Mehrzahl von Rohren 131, durch welche Kältemittel strömt, und Tanks 133, die bei bzw. an länglichen bzw. längsseitigen Enden der Rohre 131 angeschlossen sind, um mit den Rohren 131 zu kommunizieren. Die Rohre 131 bauen einen Kernabschnitt zum Austausch von Wärme zwischen dem Kältemittel und Luft auf bzw. bilden diesen Kernabschnitt.
Es wird bemerkt, dass äußere Lamellen bzw. Rippen, die generell mit äußeren Oberflächen von Rohren verbunden sind, nicht zwischen den Rohren 131 vorgesehen sind, so dass äußere Oberflächen der Rohre 131 generell der Luft ausgesetzt sind. Wie in 6A gezeigt ist, haben die Rohre 131 stromlinienförmige Querschnitte zur Begrenzung bzw. Einschränkung der Möglichkeit, dass die die Rohre 131 umströmenden Luftströme sich von den Rohren 131 an deren luftstromabwärtigen Abschnitten (hintere Seiten) ablösen bzw. entfernen (siehe zum Beispiel "Fluids Engineering", University of Tokyo Press). Die Stromlinienform ist bezüglich einer Längsmittellinie CL des Querschnitts symmetrisch. Luftstromaufwärtige Abschnitte (Vorderseiten) der Rohre 131 sind leicht gekrümmt. Nachfolgend werden die Begriffe "stromabwärtig" bzw. "stromaufwärtig" bezüglich einer Richtung (A1) von durch den Verdampfer 13 strömender Luft verwendet.
In der Ausführungsform wird eine Tränentropfenform bzw. Tropfenform (eine Flügelform) als die Stromlinienform verwendet. Eine Dimension (Dicke) des Rohres 131 in einer Richtung senkrecht zu der Mittellinie CL erhöht sich zu einem Maximalwert bei bzw. in einer im wesentlichen mittleren Position des Rohres 131 bezüglich der Luftstromrichtung A1 und reduziert sich zu der luftstromabwärtigen Position hin.
Jedes der Rohre 131 ist mit einer Mehrzahl von Kältemitteldurchgängen 132 ausgebildet. Die Kältemitteldurchgänge 132 sind parallel und in einer Linie („in line") von den stromaufwärtigen Abschnitten zu der stromabwärtigen Position des Rohres 131 ausgerichtet. In der Ausführungsform ist das Rohr 131 beispielsweise durch Extrusion und Ziehen von Aluminium hergestellt bzw. gebildet. Somit werden die Kältemitteldurchgänge 132 gleichzeitig mit dem Formen des Rohres 131 gebildet.
Wie in 5 gezeigt ist, sind die Rohre 131 in Reihen in Richtungen senkrecht zu der Luftstromrichtung A1 angeordnet. Des weiteren, wie in 7 gezeigt ist, sind die Rohre 131 in einer gestaffelten Konfiguration angeordnet. Ein erster Gruppierungsabstand Tp1 der Rohre 131 einer stromaufwärtigen Reihe ist größer als ein zweiter Gruppierungsabstand Tp2 der Rohre 131 einer stromabwärtigen Reihe. Hier sind die Abstände Tp1 und Tp2 Distanzen zwischen den Mittellinien CL der Rohre 131 in den Richtungen senkrecht zu der Luftströmungsrichtung A1.
Die Rohre 131 in derselben Reihe sind mit demselben Tank 133 fluid kommunizierend verbunden. Mit Blick auf breite Projektion bzw. auf eine breite Projektionsfläche strömt das Käl-temittel von der luftstromaufwärtigen Seite zu der luftstrom abwärtigen Seite in dem Verdampfer 13, wie durch die Pfeile R1 gezeigt ist.
Als nächstes wird eine elektronische Steuereinheit beschrieben. Eine Steuereinheit 22 enthält einen Computer wie einen Mikrocomputer. Die Steuereinheit 22 ist programmiert, um den Betrieb bzw. Arbeitsablauf des Dampfkompressions-Kältemittelkreissystems 5 auf der Grundlage von Signalen der folgenden Sensoren bzw. Fühler und Schalter zu steuern.
Ein Temperaturfühler 24 erfasst eine Innentemperatur des Gefrierbehälters 2. Die Innentemperatur wird manuell mit einem Temperatursteuergerät 25 festgelegt bzw. bestimmt. Zum Beispiel wird die Innenraumtemperatur innerhalb eines Bereichs zwischen –10°C und –20°C festgelegt.
Ein Schalter 26 des Kälteerzeugungsapparates wird manuell bedient. Der Kältemittelschalter 26 erzeugt Ein- und Aus-Signale des Dampfkompressions-Kältemittelkreissystems 5. Ein Motorbetriebsschalter 27 produziert Signale in Übereinstimmung mit Ein- und Aus-Zuständen des Motors B. Ein Türschalter 28 ist auf einem Umfang bzw. einer Peripherie der Öffnung 18 angeordnet. Der Türschalter 28 wird ein- und ausgeschaltet in Übereinstimmung mit dem Öffnen und Schließen der Türen 3, 4.
Des weiteren steuert die Steuereinheit 22 die elektromagnetische Kupplung 7, die Lüfter 10, 17, das Enteisungsventil 16, die Gebläseeinheit 19 und dergleichen.
Als nächstes wird der Kälteerzeugungsbetrieb des Fahrzeugs 1 unter Bezugnahme auf 8 beschrieben. Während das Fahrzeug fährt, wird der Kompressor 6 durch Leistung des Motors 8 durch die elektromagnetische Kupplung 7 angetrieben. Die Lüf ter 10, 17 werden betätigt. Ebenso ist das Dampfkompressions-Kältemittelkreissystem 5 an bzw. in Betrieb. Somit wird die durch den Verdampfer 13 gekühlte Luft in den Gefrierbehälter 2 durch den Lüfter 17 eingeblasen, wodurch die Frachten in dem Gefrierbehälter 2 gekühlt werden. Zu dieser Zeit bzw. gleichzeitig ist das Enteisungsventil 16 geschlossen, so dass das Kältemittel nicht durch die Umgehungsleitung 15 strömt.
Wenn der Motor 8 aufhört, die Fracht herein oder hinaus zu transportieren, wird der Lüfter 17 der Kühleinheit 130 ( 1) ausgeschaltet. Dann, wenn die Türen 3, 4 geöffnet sind, wird der Türschalter 28 eingeschaltet, so dass die Querstromlüfter 20, 21 ihren Betrieb aufnehmen. Der Luftvorhang wird von der Unterseite zu der Oberseite der Öffnung 18 ausgebildet, um den Eintritt von Außenluft zu begrenzen.
Zu dieser Zeit bzw. gleichzeitig wird das Enteisungsventil 16 geöffnet. Durch die Drucklücke (bzw. den Druckunterschied) zwischen dem Auslass des Kompressors 6 und dem stromaufwärtigen Abschnitt des Verdampfers 13 strömt das Heißgas in den Verdampfer 13 durch die Umgehungsleitung 15. Deshalb schmilzt das Eis auf dem Verdampfer 13 zu Wasser und fließt nach außen ab. Wenn die Türen 3, 4 geschlossen sind, ist der Türschalter 28 ausgeschaltet und das Enteisungsventil 16 geschlossen.
Als nächstes werden Vorteile der Ausführungsform beschrieben.
Da die Rohre 131 stromlinienförmige Querschnitte aufweisen, strömt die Luft gleichmäßig entlang der äußeren Oberfläche der Rohre 131 ohne Stagnation, wie in 6C gezeigt ist. Es beschränkt die Kondensation oder Anhaftung von Feuchtigkeit, welche in der Bildung von Frost (Eis) resultiert, auf den äußeren Oberflächen der Rohre 131. Somit ist das Wachsen bzw.
die Bildung von Frost auf den Rohren 131 und des weiteren das Anhaften von Frostpartikeln auf den Rohren 131 begrenzt. In dem Verdampfer 13 der Ausführungsform ist die Menge von Frost auf im wesentlichen ein Fünftel im Vergleich zu früheren (bekannten) Verdampfern reduziert.
Des weiteren ist die Bildung von Frost auf den stromabwärtigen Abschnitt der Rohre 131 begrenzt, wie in 6C gezeigt ist. Da die Feuchtigkeit nicht auf den Seitenoberflächen der Rohre 131 anhaftet, ist es weniger wahrscheinlich, dass die Luftdurchgänge zwischen den Rohren 131 durch Frost blockiert werden. Deshalb ist der Widerstand des bzw. gegen den Luftstrom nicht durch den Frost erhöht. Dem gemäß verbessert sich die Kühlkapazität des Verdampfers 13.
Da die Rohre 131 gestaffelt sind, sind die Rohre 131 der stromabwärtigen Reihe nicht in thermischen Grenzschichten angeordnet, die durch die Rohre 131 der luftstromaufwärtigen Reihe erzeugt bzw. gebildet wird. Deshalb verbessert sich die Effizienz bzw. Wirksamkeit des Wärmetausches des Verdampfers 13.
Bei der zweiten Ausführungsform ist ein Querschnitt des Käl-temittelstrombereichs des am meisten stromabwärtigen Käl-temitteldurchgangs 132 (das heißt der Kältemitteldurchgang 132, der bezüglich der Luftstromrichtung als letzter angeordnet ist) größer als der des am meisten stromaufwärtigen Käl-temitteldurchgangs 132 (das heißt der Kältemitteldurchgang 132, der bezüglich der Luftstromrichtung als erster angeordnet ist), wie in 9A gezeigt ist.
Da die Rohre 131 die stromlinienförmigen Querschnitte aufweisen, ist die Anhaftung von Feuchtigkeit auf den Rohren 131 reduziert. Jedoch ist es schwierig, die Bildung von Frost vollständig zu verhindern. Obwohl es eine kleine Menge ist, bildet sich Frost auf den stromabwärtigen Abschnitten der Rohre 131.
Da der am meisten stromabwärtige Kältemitteldurchgang 132 den Strömungsbereich, der größer als der des stromaufwärtigen Kältemitteldurchgangs 132 ist, aufweist, erhöht sich eine Strömungsrate des Heißgases an dem stromabwärtigen Abschnitt der Rohre 131. Deshalb wird er (der stromabwärtige Abschnitt) leicht während der Enteisungsbetriebsart enteist, selbst wenn der stromabwärtige Abschnitt der Rohre 131 gefroren ist. Der Kältemitteldurchgang 132 kann im wesentlichen rechteckig geformte Querschnitte aufweisen, wie in 9B gezeigt ist.
Bei der dritten Ausführungsform sind die Querschnitte der Kältemittelstrombereiche in Übereinstimmung mit einer äußeren Dimension bzw. Größe (Dicke W) der Rohre 131 geändert, wie in 10 gezeigt ist. Auch in dieser Ausführungsform stellt der Verdampfer 13 Vorteile bereit, die ähnlich zu denen der ersten Ausführungsform sind.
Bei der vierten Ausführungsform weisen die Rohre 131 stromlinienförmige Querschnitte auf, die bezüglich der Mittellinie CL asymmetrisch sind, wie in 11 gezeigt ist. Auch in dieser Ausführungsform stellt der Verdampfer 13 Vorteile bereit, die ähnlich zu denen der ersten Ausführungsform sind.
Bei der fünften Ausführungsform sind die Rohre 131 mit einem Enteisungsmittel zur Beschränkung des Anhaftens von Feuchtigkeit und Frostpartikeln auf den äußeren Oberflächen der Rohre 131 beschichtet. Beispielsweise enthält das Enteisungsmittel eine super-(wasser)abstoßende Beschichtung und ein Material mit wasserabstoßenden Eigenschaften wie Teflon.
Bezugnehmend auf 12 ist die Temperatur des Gefrierbehälters 20 beispielsweise –20 °C (T1). Wenn die Türen 3, 4 geöffnet sind, tritt Außenluft (zum Beispiel 35°C, 60 % relative Feuchtigkeit) in den Gefrierbehälter 2 ein. Die Luft wird schnell auf unterhalb des Gefrierpunkts gekühlt und die Innenluft wird übersättigt. Unter der Temperatur T2, welche niedriger als der Gefrierpunkt ist, kann beispielsweise eine kleine Menge von Dampf (M1) als Feuchtigkeit (Wasserdampf) in der Innenluft existieren bzw. vorhanden sein.
Deshalb ist in der Außenluft enthaltende Feuchtigkeit (M2) übersättigter Dampf und wird ohne Verflüssigung in sublimierte Partikel bzw. Teilchen sublimiert. Die sublimierten Partikel haften an den äußeren Oberflächen der Rohre 131 an und wachsen zu bzw. bilden Frost. Bei der Ausführungsform sind die Rohre 131 mit dem Enteisungsmittel beschichtet. Deshalb ist es weniger wahrscheinlich, dass die sublimierten Partikel (Frostpartikel) an den Rohren 131 anhaften. Dem gemäß ist das Wachsen von Frost bzw. dessen Bildung auf den Rohren 131 beschränkt.
Bei der sechsten Ausführungsform enthält der Verdampfer 13 flache Rohre 231 und Tanks 233, wie in 13 gezeigt ist. Die Tanks 233 sind an den Enden der Rohre 231 angeschlossen. Die Rohre 231 sind mit einer Mehrzahl von Kältemitteldurchgängen 232 gebildet und durch Extrusion und Ziehen hergestellt, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform.
Die Rohre 231 sind derart angeordnet, dass die Mittellinien CL der Querschnitte parallel zu der Luftstromrichtung A1 sind. Des weiteren sind die Rohre 231, wie es in den 13 und 14 gezeigt ist, senkrecht zu der Luftstromrichtung A1 gewellt.
Gerade Abschnitte 231b der Rohre 231 sind durch Wendeabschnitte 231a verbunden. Die Rohre 231 sind derart angeordnet, dass die geraden Abschnitte 231b gestaffelt sind, wie in 14 gezeigt ist. Beispielsweise ist ein Gruppierungsabstand Tp4 der geraden Abschnitte 231b des stromabwärtigen Rohres 231 kleiner als ein Gruppierungsabstand Tp3 der geraden Abschnitte 231b des luftstromaufwärtigen Rohres 231. Al-ternativ können die Abstände Tp3 und Tp4 gleich sein.
Auch in dieser Ausführungsform haben die Rohre 231 stromlinienförmige Querschnitte, ähnlich zu den ersten bis vierten Ausführungsformen. Dem gemäß stellen die Rohre 231 Vorteile bereit, die ähnlich zu denen der ersten bis vierten Ausführungsformen sind.
In der siebtert Ausführungsform hat das Rohr 231 im wesentlichen einen elliptischen Querschnitt. Die geraden Abschnitte 231b der Rohre 231 enthalten im wesentlichen flache Oberflächen, die parallel zu der Luftstromrichtung A1 liegen, wie in den 15A und 15B gezeigt ist. Die stromaufwärtigen Seiten und die stromabwärtigen Seiten der geraden Abschnitte 231b, welche die flachen Oberflächen verbinden, sind leicht gekrümmt. Wie in 15C gezeigt ist, ist ein Luftstagnationsbereich an dem luftstromabwärtigen Abschnitt des Rohres 231 gebildet. Der Luftstrom um das Rohr 231 herum trennt sich von dem Rohr 231 bzw. löst sich von diesem ab und verwirbelt an dem stromabwärtigen Abschnitt des Rohres 231, wie durch die Pfeile A2 gezeigt ist.
Wenn feuchte Luft um das Rohr 231 strömt bzw. dieses passiert, haftet Feuchtigkeit auf dem stromabwärtigen Abschnitt des Rohres 231 an und wird bzw. wächst zu Frost auf demselben. Da das Rohr 231 nicht mit den äußeren Rippen versehen ist, bildet sich der Frost nur an dem stromabwärtigen Abschnitt des Rohres 231 in der Richtung parallel zu der Luftstromrichtung A1. Es ist weniger wahrscheinlich, dass der Frost auf den geraden Abschnitten 231b gebildet wird, um die Luftdurchgänge zwischen diesen zu blockieren. Deshalb sinkt der Widerstand des Luftstroms und daher verbessert sich die Kühlkapazität des Verdampfers 13.
Als Modifikation können die Kältemitteldurchgänge 132, 232 jede (beliebige) Querschnittsform außer Kreisform und Quadratform haben. Die Gruppierungsabschnitte Tp1, Tp2, Tp3, Tp4 der Rohre 131 und der geraden Abschnitte 231b können geändert werden. Ebenso ist die Anzahl von Reihen der Rohre 131 nicht beschränkt.
Die vorliegende Erfindung kann auf einen Kälteerzeugungsapparat zu anderen Zwecken verwendet werden. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung für eine Kühllagerung verwendet werden. Des weiteren kann die vorliegende Erfindung auf einen Wärmetauscher angewendet werden, der Luft mit fühlbarer bzw. freier oder ungebundener Wärme kühlt. Ebenso können die Rohre mit den stromlinienförmigen Querschnitten für einen anderen Wärmetauscher verwendet werden, der einen Wärmeaustausch zwischen Fluid und Luft ausführt, der anders als ein Wärmetauscher zum Kühlen von Luft ist.
Die vorliegende Erfindung sollte nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt sein, sondern kann in anderer Weise implementiert bzw. ausgeführt werden, ohne von dem Gedanken der Erfindung abzuweichen.
Zusammenfassend hat in einem Wärmetauscher 13 zum Kühlen von Luft, ein Rohr 131, 231 einen stromlinienförmigen Querschnitt, so dass Luft entlang einer äusseren Oberfläche des Rohres 131, 231 strömt, ohne zu stagnieren. Deshalb ist es weniger wahrscheinlich, dass Feuchtigkeit an der äusseren Oberfläche des Rohres 131, 231 anhaftet. Demgemäss ist die Bildung von Frost eingeschränkt.

Claims

Wärmetauscher (13) zum Kühlen von Luft, umfassend Rohre (131, 231), durch welche Fluid strömt, wobei die Rohre (131, 231) derart angeordnet sind, dass äußere Oberflächen der Rohre (131, 231) generell der Luft ausgesetzt sind, wobei die Rohre (131, 231) stromlinienförmige Querschnitte aufweisen, so dass Luft entlang der äußeren Oberflächen der Rohre (131, 231) strömt.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 1, wobei die Rohre (131) in Reihe in einer gestaffelten Konfiguration angeordnet sind.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei jedes der Rohre (131, 231) mit einer Mehrzahl von Durchgängen (132, 232) ausgebildet sind, durch welche das Fluid strömt, wobei ein am meisten stromabwärtiger Durchgang bezüglich einer Luftstromrichtung (A1) einen Querschnitt eines Strömungsbereiches aufweist, der größer als der eines am meisten stromaufwärtigen Durchganges ist.
Wärmetauscher gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der stromlinienförmige Querschnitt symmetrisch bezüglich seiner Längsmittellinie (CL) ist.
Wärmetauscher gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Rohre (231) in Richtungen senkrecht zu einer Luftströmungsrichtung (A1) gewellt sind.
Wärmetauscher zum Kühlen von Luft, umfassend ein flaches Rohr (231), durch welches Fluid strömt, wobei das Rohr (231) eine äußere Oberfläche aufweist, die gene rell der Luft ausgesetzt ist, wobei das Rohr (231) derart angeordnet ist, dass eine Längsmittellinie (CL) seines Querschnitts parallel zu einer Luftströmungsrichtung (A1) ist und in einer Richtung senkrecht zu der Luftströmungsrichtung (A1) gewellt ist.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 6, wobei das Rohr (231) einen im wesentlichen elliptisch geformten Querschnitt aufweist.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 6, wobei das Rohr (231) einen stromlinienförmigen Querschnitt aufweist, so dass Luft entlang der äußeren Oberfläche strömt.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 8, wobei der stromlinienförmige Querschnitt symmetrisch bezüglich der Längsmittellinie (CL) des Querschnitts ist.
Wärmetauscher gemäß einem der Ansprüche 6, 8 oder 9, wobei eine Größe des Querschnitts des Rohres (231) in einer Richtung senkrecht zu der Luftströmungsrichtung (A1) an im wesentlichen einer Luftmittelstromposition maximal ist und sich zu einer luftstromabwärtigen Position des Rohres (231) hin reduziert.
Wärmetauscher gemäß einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei das Rohr (231) mit einer Mehrzahl von Durchgängen ausgebildet ist, durch welche Fluid strömt, wobei ein am meisten stromabwärtiger Durchgang bezüglich der Luftstromrichtung (A1) einen Querschnitt eines Strömungsbereichs aufweist, der größer als der eines am meisten stromaufwärtigen Durchgangs ist.
Wärmetauscher gemäß einem der Ansprüche 6 bis 11, der des weiteren Tanks (233) umfasst, die an Enden der Rohre (232) angeschlossen sind.
Wärmetauscher gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Rohr (131, 231) mit einem Enteisungsmittel beschichtet ist, das Anhaftung von Frostpartikeln beschränkt.
Wärmetauscher gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Rohr (131, 231) mit einem wasserabweisenden Mittel beschichtet ist.