DE10039386A1 - Doppelter Wärmetauscher für Fahrzeugklimaanlage - Google Patents

Doppelter Wärmetauscher für Fahrzeugklimaanlage

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Abstract

Ein doppelter Wärmetauscher (100) für eine Fahrzeugklimaanlage besitzt einen ersten Kühler (110) zur Kühlung des Motorkühlmittels, einen zweiten Kühler (120) zur Kühlung des Kühlmittels elektronischer Teile für das Kühlen der elektronischen Teile (210) des Fahrzeugs und einen Kondensator (170), der an der luftstromaufwärtigen Seite des ersten und des zweiten Kühlers (110, 120) angeordnet ist. Der Kondensator (170) besitzt einen Kondensatorkern (150) und einen Kühler (160), durch den hindurch von dem Kondensatorkern (150) aus abgegebenes Kühl- bzw. Kältemittel strömt. Der zweite Kühler (120) ist dem Kühler (160) gegenüberliegend angeordnet, sodass Luft, die durch den Kühler (160) hindurchgeströmt ist, durch den zweiten Kühler (120) hindurchströmt. Daher ist die Differenz der Temperatur der Luft, die durch den zweiten Kühler (120) hindurchströmt, und der Temperatur des Kühlmittels der elektronischen Teile, das durch den zweiten Kühler (120) hindurchströmt, vergrößert, und wird das Kühlmittel der elektronischen Teile genügend gekühlt. Als eine Folge werden die elektronischen Teile genügend gekühlt, ohne die Größe des zweiten Kühlers (120) zu vergrößern.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Wärmetauscher und insbesondere einen doppelten Wärmetauscher, der mehrere Wärmetauscher, beispielsweise als einen Kühler und einen Kondensator für eine Fahrzeugklimaanlage aufweist. Die vorliegende Erfindung findet in geeigneter Weise Anwendung bei einem Hybridfahrzeug, das durch einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor schaltbar angetrieben ist oder hauptsächlich durch den Elektromotor angetrieben ist, während der Verbrennungsmotor zur Erzeugung von Elektrizität verwendet wird.
In herkömmlicher Weise besitzt ein Hybridfahrzeug einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor, und ist es notwendig, den Verbrennungsmotor und elektronische Teile des Fahrzeugs, wie beispielsweise einen Inverter, der den Motor regelt, zu kühlen. Im Allgemeinen wird das Motorkühlmittel zum Kühlen des Verbrennungsmotors mittels eines Kühlers gekühlt, um eine Temperatur von 100-110°C und weniger aufzuweisen. Wenn die elektronischen Teilen mittels des Kühlmittels gekühlt werden, muss das Kühlmittel (nachfolgend bezeichnet als Kühlmittel der elektronischen Teile) mittels des Kühlers gekühlt werden, um eine Temperatur niedriger als diejenige des Motorkühlmittels, beispielsweise von 60-70°C und weniger, aufzuweisen.
Bei einer Fahrzeugklimaanlage mit einem Kühlzyklus liegt die maximale Tempe­ ratur des Kühl- bzw. Kältemittels bei etwa 80-90°C, was niedriger ist als die Temperatur des Motorkühlmittels. Daher ist ein Kondensator des Kühlzyklusses, der Hochdruck-Kühl- bzw. Kältemittel in dem Zyklus kondensiert, an der luft­ stromaufwärtigen Seite des Kühlers angeordnet. Die Differenz zwischen der Temperatur von Luft, die durch den Kondensator hindurch getreten ist, und der Temperatur des Kühlmittels der elektronischen Teile, das in den Kühler ein­ strömt, ist kleiner als die Differenz zwischen der Temperatur von Luft, die durch den Kondensator hindurch geströmt ist, und der Temperatur des Motorkühl­ mittels, das in den Kühler einströmt. Daher kann es sein, das dann, wenn das Kühlmittel der elektronischen Teile, das durch den Kühler hindurch geströmt ist, einen Wärmeaustausch mit Luft, die durch den Kondensator hindurch getreten ist, erfährt, das Kühlmittel der elektronischen Teile ungenügend gekühlt wird. Als eine Folge kann es sein, dass die elektronischen Teile durch das Kühlmittel der elektronischen Teile ungenügend gekühlt werden. Die elektronischen Teile können genügend gekühlt werden, wenn die Fläche der Kühlung des Kühlers, der das Kühlmittel der elektronischen Teile kühlt, vergrößert ist. In einem solchen Fall ist jedoch die Größe des Kühlers vergrößert.
In Hinblick auf die vorstehend angegebenen Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wärmetauscher zu schaffen, der ein Wärme- Freisetzungselement ohne Vergrößerung der Größe des Wärmetauschers genügend kühlt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt ein Wärmetauscher einen ersten, einen zweiten und einen dritten Wärmetauscher, und ist er mit einem ersten und mit einem zweiten Wärme-Freisetzungselement verbunden. Der erste Wärme­ tauscher führt einen Wärmeaustausch zwischen einem ersten Fluid, das durch den ersten Wärmetauscher hindurch strömt, und Luft, die durch den ersten Wärmetauscher hindurch strömt, durch, um das erste Fluid zu kühlen. Das erste Fluid, das mittels des ersten Wärmetauschers ist gekühlt wird, wird in das erste Wärme-Freisetzungselement eingeführt. Der zweite Wärmetauscher führt einen Wärmeaustausch zwischen dem ersten Fluid, das durch den zweiten Wärme­ tauscher hindurch strömt, und Luft, die durch den zweiten Wärmetauscher hindurch strömt, durch, um das erste Fluid auf eine Temperatur niedriger als diejenige des ersten Fluids zu kühlen, das in das erste Wärme-Freisetzungs­ element eingeführt wird. Der zweite Wärmetauscher gibt das erste Fluid, das mittels des zweiten Wärmetauschers gekühlt worden ist, in Richtung zu dem zweiten Wärme-Freisetzungselement hin ab. Der dritte Wärmetauscher ist an der luftstromaufwärtigen Seite des ersten und des zweiten Wärmetauschers ange­ ordnet, um einen Wärmeaustausch zwischen einem zweiten Fluid, das durch den dritten Wärmetauscher hindurch strömt, und Luft, die durch den dritten Wärmetauscher hindurch strömt, durchzuführen. Das zweite Fluid besitzt eine Temperatur niedriger als diejenige des ersten Fluids, das durch den ersten und den zweiten Wärmetauscher hindurch strömt. Mindestens ein Teil des zweiten Wärmetauschers ist einem Bereich des dritten Wärmetauschers gegenüber­ liegend angeordnet, der eine stromabwärtige Strömung des zweiten Fluids aufnimmt bzw. enthält, sodass Luft, die durch den Bereich des dritten Wärme­ tauschers hindurch geströmt ist, durch den zweiten Wärmetauscher hindurch strömt.
Wenn der dritte Wärmetauscher ein Kondensator ist, besitzt das zweite Fluid an der stromabwärtigen Seite eine Temperatur niedriger als an der stromauf­ wärtigen Seite in dem dritten Wärmetauscher. Daher besitzt Luft, die durch den Bereich des dritten Wärmetauschers, der den stromabwärtigen Strom des zweiten Fluids aufnimmt, hindurch getreten ist, eine Temperatur niedriger als diejenige der Luft, die durch den anderen Bereich des dritten Wärmetauschers hindurch getreten ist. Als eine Folge ist die Differenz zwischen der Temperatur der Luft, die durch den zweiten Wärmetauscher hindurch geströmt ist, und der Temperatur des ersten Fluids, das durch den zweiten Wärmetauscher hindurch strömt, vergrößert. Daher ist das erste Fluid, das durch den zweiten Wärme­ tauscher hindurch strömt, genügend gekühlt, und ist das zweite Wärme-Freiset­ zungselement durch das erste Fluid ohne Vergrößerung der Größe des zweiten Wärmetauschers genügend gekühlt.
In bevorzugter Weise besitzt der dritte Wärmetauscher einen Kondensatorkern, der das Kühl- bzw. Kältemittel eines Kühlzyklusses kondensiert, und einen Kühler, der das von dem Kondensatorkern aus abgegebene Kühl- bzw. Käl­ temittel kühlt. Mindestens ein Teil des zweiten Wärmetauschers ist dem Kühler gegenüberliegend angeordnet, sodass Luft, die durch den Kühler hindurch geströmt ist, durch den zweiten Wärmetauscher hindurch strömt. Weil die Menge der von dem Kühler abgestrahlten Wärme geringer als diejenige des Konden­ satorkerns ist, ist die Differenz zwischen der Temperatur der Luft, die durch den zweiten Wärmetauscher hindurch strömt, und der Temperatur des ersten Fluids, das durch den zweiten Wärmetauscher hindurch strömt, vergrößert. Als eine Folge ist das erste Fluid, das durch den zweiten Wärmetauscher hindurch strömt, genügend gekühlt.
Diese und weitere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich leichter und deutlicher auf Grund eines besseren Verständnisses von bevorzugten Ausführungsformen, die weiter unten unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, in denen zeigen:
Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht mit der Darstellung eines doppelten Wärmetauschers einer Fahrzeugklimaanlage gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsformen der vorlie­ genden Erfindung;
Fig. 2 eine schematische perspektivische Ansicht mit der Darstellung des doppelten Wärmetauschers gemäß der ersten Ausführungsform;
Fig. 3 ein Blockdiagramm mit der Darstellung des Kühlkreises des doppelten Wärmetauschers gemäß der ersten Ausführungsform;
Fig. 4 eine schematische perspektivische Teilansicht mit der Darstellung des doppelten Wärmetauschers gemäß der ersten Ausführungs­ form;
Fig. 5 eine schematische perspektivische Ansicht mit der Darstellung eines doppelten Wärmetauschers für eine Fahrzeugklimaanlage gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegen­ den Erfindung;
Fig. 6 ein Blockdiagramm mit der Darstellung des Kühlkreises des doppelten Wärmetauschers gemäß der zweiten Ausführungsform;
Fig. 7 eine schematische perspektivische Ansicht mit der Darstellung eines doppelten Wärmetauschers für eine Fahrzeugklimaanlage gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegen­ den Erfindung;
Fig. 8 ein Blockdiagramm mit der Darstellung des Kühlkreises des doppelten Wärmetauschers gemäß der dritten Ausführungsform;
Fig. 9 eine schematische perspektivische Ansicht mit der Darstellung eines doppelten Wärmetauschers für eine Fahrzeugklimaanlage gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegen­ den Erfindung; und
Fig. 10 ein Blockdiagramm mit der Darstellung des Kühlkreises eines doppelten Wärmetauschers für eine Fahrzeugklimaanlage gemäß einer fünften bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Erste Ausführungsform
Zunächst wird eine erste bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung unter Bezugnahme auf Fig. 1-4 beschrieben. Bei der ersten Ausführungs­ form findet die vorliegende Erfindung Anwendung bei einem doppelten Wärme­ tauscher 100 für eine Fahrzeugklimaanlage für ein Hybridfahrzeug. In Fig. 1 ist der Wärmetauscher 100 von der luftstromaufwärtigen Seite aus in Hinblick auf Luft betrachtet, die durch den Wärmetauscher 100 hindurch strömt. In Fig. 2 ist der Wärmetauscher 100 von der luftstromaufwärtigen Seite aus betrachtet.
Wie in Fig. 1 dargestellt ist, besitzt der Wärmetauscher 100 einen ersten Kühler 110, der einen Wärmeaustausch zwischen Motorkühlmittel, das in einen Motor 200 (nicht dargestellt) des Fahrzeugs zum Kühlen des Motors 200 hindurch einströmt, und Luft durch, die durch den ersten Kühler 110 hindurch strömt, sodass das Motorkühlmittel gekühlt wird. Der erste Kühler 110 besitzt mehrere erste Kühlerröhrchen 111, durch die hindurch Motorkühlmittel strömt, mehrere gewellte Rippen 112, die je zwischen benachbarten ersten Kühlerröhrchen 111 zur Erleichterung des Wärmeaustauschs zwischen dem Motorkühlmittel und der Luft angeordnet sind, und einen ersten Kühler-Einlassbehälter 113 und einen ersten Kühler-Auslassbehälter 114, die an dem linken bzw. dem rechten Ende des Strömungswegs der erste Röhrchen 111 angeordnet sind, um mit den ersten Röhrchen 111 in Verbindung zu stehen.
Das Motorkühlmittel, das von dem Motor 200 aus abgegeben wird, strömt in den ersten Kühler-Einlassbehälter 113 von einem Einlass 115 des Behälters 113 aus ein und wird an jedes der ersten Kühlerröhrchen 111 verteilt. Nach dem Wär­ meaustausch mit zukühlender Luft wird das Motorkühlmittel, das durch die ersten Kühlerröhrchen 111 hindurch strömt, in den ersten Kühler-Auslass­ behälter 114 gesammelt und in Richtung zu dem Motor 200 hin durch einen Auslass 116 des Behälters 114 hindurch abgegeben.
Der Wärmetauscher 100 besitzt auch einen zweiten Kühler 120, der einen Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel der elektronischen Teile zum Kühlen der elektronischen Teile 210 des Fahrzeugs und Luft, die durch den zweiten Kühler 120 hindurch strömt, durchführt, sodass das Kühlmittel der elektronischen Teile gekühlt wird, und gibt das Kühlmittel der elektronischen Teile in Richtung zu den elektronischen Teilen 210 hin ab. Der zweite Kühler 120 besitzt mehrere zweite Kühlerröhrchen 121, durch die hindurch das Kühlmittel der elektronischen Teile strömt, mehrere gewellte Rippen 122, die je zwischen benachbarten zweiten Kühlerröhrchen 121 zur Erleichterung des Wärmeaustauschs zwischen dem Kühlmittel der elektronischen Teile und Luft angeordnet sind, und einen zweiten Kühler-Einlassbehälter 123 und einen zweiten Kühler-Auslassbehälter 124, die an dem linken bzw. rechten Ende des Strömungswegs der zweiten Kühlerröhrchen 121 in Fig. 1 angeordnet sind, um mit den zweiten Kühler­ röhrchen 121 in Verbindung zu stehen.
Das Kühlmittel der elektronischen Teile, das von den elektronischen Teilen 210 aus abgegeben wird, strömt in den zweiten Kühler-Einlassbehälter 123 durch einen Einlass 125 des Behälters 123 hindurch ein und wird an jedes der zweiten Kühlerröhrchen 121 verteilt. Nach dem Wärmeaustausch mit zukühlender Luft wird das Kühlmittel der elektronischen Teile, das durch die zweiten Kühler­ röhrchen 121 hindurch strömt, in den zweiten Kühler-Auslassbehälter 124 gesammelt und in Richtung zu den elektronischen Teilen 210 hin durch einen Auslass 126 des Behälters 124 hindurch abgegeben.
Der erste Kühler-Einlassbehälter 113, der erste Kühler-Auslassbehälter 114, der zweite Kühler-Einlassbehälter 123 und der zweite Kühler-Auslassbehälter 124 besitzen Behälterkörper 113a, 114a, 123a und 124a, die je zu einem Rohr mit einem quadratischen Querschnitt ausgebildet sind. Der erste und der zweite Kühler 110, 120 sind über die Behälterkörper 113a, 114a, 123a und 124a einstückig bzw. integral ausgebildet. Der Behälterkörper 113a ist von dem Behälterkörper 123a mittels einer Trennwand 131, die dazwischen angeordnet ist, getrennt. Der Behälterkörper 114a ist von dem Behälterkörper 124a mittels einer Trennwand 132, die dazwischen angeordnet ist, getrennt. Daher ist der Raum innenseitig des ersten und des zweiten Kühlers 110, 120 mittels der Trennwände 131, 132 in einen Raum, der den ersten Kühler-Einlassbehälter 113 und den ersten Kühler-Auslassbehälter 114 aufweist, und in einen Raum, der den zweiten Kühler-Einlassbehälter 123 und den zweiten Kühler-Auslassbehälter 124 aufweist, aufgeteilt.
Wie in Fig. 3 dargestellt ist, ist eine erste Wasserpumpe 220 durch den Motor 200 eingetrieben, um das Motorkühlmittel durch den Motor 200 und den ersten Kühler 110 hindurch zirkulieren zu lassen. Eine zweite Wasserpumpe 230 ist elektrisch angetrieben, um das Kühlmittel der elektronischen Teile durch die elektronischen Teile 210 und den zweiten Kühler 120 hindurch zirkulieren zu lassen. Eine Veränderung der Menge des Motorkühlmittels in dem ersten Kühler 110 wird durch einen ersten Reservebehälter 140 absorbiert. Eine Veränderung der Menge des Kühlmittels der elektronischen Teile in dem zweiten Kühler 120 wird mittels eines zweiten Reservebehälters 141 absorbiert. Der erste Kühler 110 wird mit Motorkühlmittel in dem ersten Reservebehälter 140 durch ein erstes Füllloch 142 gefüllt und erneut gefüllt. Der zweite Kühler 120 wird mit dem Kühlmittel der elektronischen Teile in dem zweiten Speicherbehälter 141 durch ein zweites Füllloch 143 gefüllt und erneut gefüllt. Jedes Füllloch der ersten und zweiten Fülllöcher 142, 143 ist mittels einer gut bekannten Kühlerkappe zur Unterdrucksetzung verschlossen. Bei der ersten Ausführungsform besitzt das Motorkühlmittel die gleiche Zusammensetzung wie das Kühlmittel der elektro­ nischen Teile, und wird Wasser mit einer Ethylen-Glycol-Frostschutzlösung als Motorkühlmittel und Kühlmittel der elektronischen Teile verwendet.
Wie in Fig. 2 dargestellt ist, besitzt der Wärmetauscher 100 einen mit einem Kühler integrierten bzw. zusammengefassten Kondensator 170, der an der luftstromaufwärtigen Seite des ersten und des zweiten Kühlers 110, 120 ange­ ordnet ist. Der Kondensator 170 besitzt einen Kondensatorkern 150, der Hoch­ druck-Kühl- bzw. Kältemittel in dem Kühlzyklus der Klimaanlage kondensiert, und einen Kühler 160, der das von dem Kondensatorkern 150 aus abgegebene Kühl- bzw. Kältemittel kühlt. In dem Kondensator 170 strömt Kühl- bzw. Käl­ temittel, wie mit Hilfe von Pfeilen in Fig. 2 dargestellt ist. Die Temperatur des Kühl- bzw. Kältemittels, das durch den Kondensator 170 hindurch strömt, ist niedriger als diejenige des Motorkühlmittels und des Kühlmittels der elektro­ nischen Teile, das durch den ersten und den zweiten Kühler 110, 120 hindurch strömt. Wenn die Temperatur der Luft außerhalb des Fahrgastraums des Fahrzeugs etwa 30°C genießt, liegt die Temperatur des Kühl- bzw. Kältemittels an dem Einlass des Kondensators 170 bei etwa 80-90°C, und misst die durch­ schnittliche Temperatur des Kühl- bzw. Kältemittels in dem Kühler 160 etwa 45°C.
Der Kondensatorkern 150 besitzt mehrere Kondensatorröhrchen 151, durch die hindurch Kühl- bzw. Kältemittel strömt, mehrere gewellte Rippen 152, die je zwischen benachbarten Kondensatorröhrchen 151 zur Erleichterung des Wärmeaustauschs zwischen dem Kühl- bzw. Kältemittel und Luft, die durch den Kondensator 170 hindurch strömt, angeordnet sind, und einen ersten und einen zweiten Kondensatorbehälter 153, 154, die an dem rechten bzw. linken Ende des Strömungswegs der Kondensatorröhrchen 151 in Fig. 2 angeordnet sind, um mit den Kondensatorröhrchen 151 in Verbindung zu stehen. Das Kühl- bzw. Kältemittel, das von einem Kompressor (nicht dargestellt) des Kühlzyklusses aus abgegeben wird, strömt in den ersten Kondensatorbehälter 153 ein und wird an jedes Kondensatorröhrchen 151 verteilt. Nach dem Wärmeaustausch mit zukühlender Luft wird das Kühl- bzw. Kältemittel, das durch die Kondensator­ röhrchen 151 hindurch strömt, in den zweiten Kondensatorbehälter 154 gesam­ melt und in Richtung zu dem Kühler 160 hin abgegeben.
Der Kühler 160 besitzt mehrere Kühlerröhrchen 161, durch die hindurch das Kühl- bzw. Kältemittel strömt, mehrere gewellte Rippen, deren jede zwischen benachbarten Kühlerröhrchen 161 angeordnet ist, und einen ersten und einen zweiten Kühlerbehälter 163, 164, die an dem linken bzw. rechten Ende des Strömungswegs der Kühlerröhrchen 161 in Fig. 2 angeordnet sind, um mit den Kühlerröhrchen 161 in Verbindung zu stehen. Das Kühl- bzw. Kältemittel, das in den ersten Kühlerbehälter 163 einströmt, wird an jedes der Kühlerröhrchen 161 verteilt. Nach dem Wärmeaustausch mit zukühlender Luft wird das Kühl- bzw. Kältemittel, das durch die Kühlerröhrchen 161 strömt, in den zweiten Kühler­ behälter 164 gesammelt und in Richtung zu einem Dekompressor bzw. zu einer Ausdehnungseinrichtung (nicht dargestellt) des Kühlzyklusses hin abgegeben.
Der Kondensatorkern 150 und der Kühler 160 sind über den ersten und den zweiten Kondensatorbehälter 153, 154 und den ersten und den zweiten Kühler­ behälter 163, 164 einstückig bzw. integral ausgebildet. Der Raum innerhalb des Kondensators 150 und des Kühlers 160 ist in einen Raum, der den ersten und den zweiten Kondensatorbehälter 153, 154 aufweist, und in einen Raum, der den ersten und den zweiten Kühlerbehälter 163, 164 aufweist, mittels einer Trennwand (nicht dargestellt), die zwischen dem ersten Kondensatorbehälter 153 und dem zweiten Kühlerbehälter 164 angeordnet ist, und mittels einer Trennwand (nicht dargestellt), die zwischen dem zweiten Kondensatorbehälter 154 und den ersten Kühlerbehälter 163 angeordnet ist, aufgeteilt. Ferner ist ein Trennelement 171 einstückig mit dem Kondensator 170 verlötet. Das Trenn­ element 171 teilt das Kühl- bzw. Kältemittel von dem zweiten Kondensator­ behälter 154 in flüssiges Kühl- bzw. Kältemittel und in gasförmiges Kühl- bzw. Kältemittel auf und gibt das flüssige Kühl- bzw. Kältemittel in den ersten Kühler­ behälter 163 ab. Überschüssiges Kühl- bzw. Kältemittel in dem Kühlzyklus wird ebenfalls in dem Trennelement 171 gespeichert.
Wie in Fig. 1 und 2 dargestellt ist, sind die ersten und die zweiten Kondensator­ röhrchen 111, 121, die Kondensatorröhrchen 151 und die Kühlerröhrchen 161 so angeordnet, dass sie sich parallel zueinander in Längsrichtung derselben und im Wesentlichen rechtwinklig zu der Luft-Strömungsrichtung erstrecken. Ferner ist ein Paar von Seitenplatten 180, die sich parallel zu den Röhrchen 111, 121, 151 und 161 erstrecken, quer zu den Behältern 113, 114, 123, 124, 153, 154, 163 und 164 zur Verstärkung des ersten und des zweiten Kühlers 110, 120 und des Kondensators 170 angeordnet.
Wie in Fig. 4 dargestellt ist, ist jede der Rippen 112 des ersten Kühlers 110 einstückig bzw. integral mit jeder der Rippen 152 des Kondensatorkerns 150 über einen Verbindungsbereich 190 ausgebildet. In gleicher Weise ist jede der Rippen 122 des zweiten Kühlers 120 einstückig bzw. integral mit jeder der Rippen 162 des Kühlers 160 über den Verbindungsbereich 190 ausgebildet. Somit sind der erste und der zweite Kühler 110, 120 und der Kondensator 170 über die Rippen 112, 122, 152 und 162 und die Seitenplatten 180 einstückig bzw. integral ausgebildet. Weiter ist, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt ist, der zweite Kühler 120 an einer mittleren stromabwärtigen Stelle des Kühlers 160 ange­ ordnet, sodass mindestens ein Teil des zweiten Kühlers 120 einem Bereich des Kondensators 170 gegenüberliegend angeordnet ist, der eine stromabwärtigen Strömung des Kühl- bzw. Kältemittels aufnimmt.
Im Allgemeinen wird bei einem Kondensator, durch den hindurch Kühl- bzw. Kältemittel strömt, das Kühl- bzw. Kältemittel an einer stromabwärtigen Stelle stärker kondensiert, um eine niedrigere Temperatur als an einer stromaufwär­ tigen Stelle aufzuweisen. Daher besitzt dis Luft, die durch den Bereich des Kondensators hindurch geströmt ist, der die stromabwärtige Strömung des Kühl- bzw. Kältemittels aufnimmt, eine Temperatur niedriger als diejenige der Luft, die durch den anderen Bereich des Kondensators hindurch geströmt ist.
Gemäß der ersten Ausführungsform ist der zweite Kühler 120 an der strom­ abwärtigen Seite des Kondensators 170 dem Kühler 160 gegenüberliegend angeordnet, d. h. dem Bereich des Kondensators 170 gegenüberliegend, der die stromabwärtigen Strömung des Kühl-/Kältemittels aufnimmt. Daher ist die Differenz zwischen der Temperatur des Kühlmittels der elektronischen Teile, das durch den zweiten Kühler 120 hindurch strömt, und der Temperatur der Luft, die durch den zweiten Kühler 120 hindurch strömt, vergrößert. Als eine Folge wird das Kühlmittel der elektronischen Teile mittels der Luft auf eine niedrigere Temperatur genügend gekühlt, und werden die elektronischen Teile 210 genü­ gend mittels des Kühlmittels der elektronischen Teile ohne Vergrößerung der Größe des zweiten Kühlers 120 genügend gekühlt.
Das Kühl- bzw. Kältemittel in dem Kondensatorkern 150 wird kondensiert und gekühlt, wobei Kondensationswärme abgestrahlt wird. Das Kühl- bzw. Kältemittel in dem Kühler 160 wird nicht kondensiert und wird gekühlt, wobei fühlbare Wärme abgestrahlt wird. Daher ist die Menge der von dem Kühler 160 abge­ strahlten Wärme kleiner als diejenige des Kondensatorkerns 150. Als eine Folge ist die Temperatur der Luft, die durch den Kühler 160 hindurch geströmt ist, niedriger als diejenige der Luft, die durch den Kondensatorkern 150 hindurch geströmt ist. Daher ist die Differenz zwischen der Temperatur des Kühlmittels der elektronischen Teile, das durch den zweiten Kühler 120 hindurch strömt, und der Temperatur der Luft, die durch den zweiten Kühler 120 hindurch strömt, weiter vergrößert, und ist die Temperatur des Kühlmittels der elektronischen Teile weiter herabgesetzt.
Weiter sind bei der ersten Ausführungsform der erste und der zweite Kühler 110, 120 und der Kondensator 170 einstückig bzw. integral ausgebildet. Daher werden der erste und der zweite Kühler 110, 120 und der Kondensator 170 an einem Fahrzeug in einem einzigen Anbauvorgang angebaut, wodurch die Wirksamkeit des Anbaus an dem Fahrzeug verbessert ist. Weiter ist, weil der zweite Kühler 120 an der luftstromabwärtigen Seite des Kondensators 170 angeordnet ist, die Leistung der Kühlung des Kondensators 170 nicht durch den zweiten Kühler 120 beeinträchtigt. Als eine Folge ist der Stromverbrauch des Kompressors nicht vergrößert.
Zweite Ausführungsform
Nachfolgend wird eine zweite bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 5 und 6 beschrieben. Bei dieser und den nachfolgenden Ausführungsformen werden Bauteile, die im wesentlichen die gleichen wie diejenigen von vorausgehenden Ausführungsformen sind, mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Bei der ersten Ausführungsform sind, wie in Fig. 3 dargestellt ist, der Kreis des Motorkühlmittels und der Kreis des Kühlmittels der elektronischen Teilevonein­ ander unabhängig. Bei der zweiten Ausführungsform ist, wie in Fig. 5 dargestellt ist, ein Verbindungsloch 131a in der Trennwand 131 ausgebildet, die zwischen dem ersten Kühler-Einlassbehälter 113 und dem zweiten Kühler-Einlassbehälter 123 angeordnet ist, sodass der erste Kühler-Einlassbehälter 113 und der erste Kühler-Auslassbehälter 114 mit dem zweiten Kühler-Einlassbehälter 123 bzw. mit dem zweiten Kühler-Auslassbehälter 124 in Verbindung stehen. Als eine Folge sind, wie in Fig. 6 dargestellt ist, das zweite Füllloch 143 und der zweite Reservebehälter 141 des zweiten Kühlers 120 der ersten Ausführungsform weggelassen. Daher ist die Anzahl der Teile des Wärmetauschers 120 verklei­ nert, und sind die Herstellungskosten des Wärmetauschers 100 herabgesetzt.
Dritte Ausführungsform
Nachfolgend wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Bei der dritten Ausführungsform sind, wie in Fig. 7 dargestellt ist, die Trennwand 131 und der Einlass 125 des zweiten Kühlers 120 der ersten Ausführungsform weggelassen. Daher strömt das von dem Einlass 115 aus eingeführte Kühlmittel in den ersten Kühler-Einlassbehälter 113 und in den zweiten Kühler-Einlassbehälter 123 ein. Als eine Folge sind, wie in Fig. 8 dargestellt ist, das zweite Füllloch 143 und der zweite Reservebehälter 141 des zweiten Kühlers 120 der ersten Ausführungsform weggelassen, wodurch die Anzahl der Teile des Wärmetauschers 100 verkleinert ist und die Herstellungs­ kosten des Wärmetauschers 100 herabgesetzt sind. Als eine Folge ist die Anzahl der Teile des Fahrzeugs verkleinert, und ist die Effizienz des Anbaus des Wärmetauschers 100 an dem Fahrzeug verbessert.
Vierte Ausführungsform
Nachfolgend wird eine vierte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 9 beschrieben. Bei der vierten Aus­ führungsform ist, wie in Fig. 9 dargestellt ist, der zweite Kühler-Auslassbehälter 124 unter dem ersten Kühler-Einlassbehälter 113 angeordnet, und ist der zweite Kühler-Einlassbehälter 123 unter dem ersten Kühler-Auslassbehälter 114 angeordnet. Der erste Kühler-Einlassbehälter 113 ist von dem zweiten Kühler- Auslassbehälter 124 durch die Trennwand 131 getrennt. Der erste Kühler- Auslassbehälter 114 steht mit dem zweiten Kühler-Einlassbehälter 123 in Verbindung. Der Einlass 125 des zweiten Kühlers 120 der ersten Ausführungs­ form ist weggelassen.
Als eine Folge wird das Motorkühlmittel, das in den ersten Kühler 110 von dem Einlass 115 aus eingeführt wird, in dem ersten Kühler 110 gekühlt und am meisten von dem Auslass 116 des ersten Kühlers 110 aus abgegeben. Jedoch strömt ein Teil des Motorkühlmittels, das durch den ersten Kühler 110 geströmt ist, in den zweiten Kühler 121, wobei es eine U-förmige Wende zwischen dem ersten Kühler-Auslassbehälter 114 und dem zweiten Kühler-Einlassbehälter 123 durchführt, und wird es von dem Auslass 126 des zweiten Kühlers 120 aus abgegeben. Als eine Folge wird das Kühlmittel der elektronischen Teile sowohl durch den ersten als auch durch den zweiten Kühler 110, 120 gekühlt, und ist die Temperatur des Kühlmittels der elektronischen Teile weiter herabgesetzt. Die Durchsatzrate des Motorkühlmittels wird durch Einstellung der Größe und der Position des Auslasses 160 des ersten Kühlers 110 geregelt bzw. eingestellt. Die Temperatur des Kühlmittels der elektronischen Teile wird durch Einstellung der Menge des Motorkühlmittels, das von dem ersten Kühler 110 aus zu dem zweiten Kühler 120 hin strömt, wobei es eine U-förmige Wende zwischen dem ersten Kühler-Auslassbehälter 114 und dem zweiten Kühler-Auslassbehälter 121 durchführt, geregelt bzw. eingestellt.
Fünfte Ausführungsform
Nachfolgend wird eine fünfte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 10 beschrieben. Bei der fünften Aus­ führungsform ist, wie in Fig. 10 dargestellt ist, die zweite Wasserpumpe 230 der ersten Ausführungsform weggelassen, und wird das von der ersten Wasser­ pumpe 220 aus abgegebene Kühlmittel an den ersten Kühler 110 und an den zweiten Kühler 120 verteilt. Das Verhältnis zwischen der Menge des Kühlmittels, das dem ersten Kühler 110 zugeführt wird, und der Menge des Kühlmittels, das dem zweiten Kühler 120 zugeführt wird, wird mit Hilfe eines Ventil 231 einge­ stellt. Bei der fünften Ausführungsform ist die erste Wasserpumpe 220 elektrisch angetrieben, und werden die erste Wasserpumpe 220 und das Ventil 231 mittels einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 232 geregelt.
Bei den oben angegebenen Ausführungsformen kann der Kondensator 170 durch einen Kühler eines überkritischen Kühlkreises ersetzt sein, bei dem der hohe Druck des Kühl- bzw. Kältemittels den kritischen Druck des Kühl- bzw. Kältemittels übersteigt, beispielsweise eines Kühlkreises, durch den hindurch Kohlenstoffdioxid strömt. In einem solchen Fall ist, weil das Kühl- bzw. Kälte­ mittel in dem Kühler nicht kondensiert wird, der zweite Kühler 120 vorzugsweise an der luftstromabwärtigen Seite des Kühlers einem Bereich des Kühlers gegenüberliegend, der die stromabwärtige Strömung des Kühl- bzw. Kältemittels aufnimmt, angeordnet. Weiter können der erste und der zweite Kühler 110, 120 und der Kondensator 170 separat ausgebildet sein, solange der erste und der zweite Kühler 110, 120 und der Kondensator 170 wie oben angegeben in dem Wärmetauscher 100 angeordnet sind.
Obwohl die vorliegende Erfindung vollständig in Verbindung mit bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben worden ist, ist zu beachten, dass zahlreiche Änderungen und Modifikationen für den Fachmann ersichtlich sein werden. Diese Änderungen und Modifikationen sind als innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung gemäß Definition durch die beigefügten Ansprüche liegend zu verstehen.

Claims (11)

1. Wärmetauscher (100), der mit einem ersten und einen zweiten Wärme- Freisetzungselement (200, 210) verbunden ist, wobei der Wärmetauscher (100), durch den hindurch Luft strömt, umfasst:
einen ersten Wärmetauscher (110), der einen Wärmeaustausch zwischen einem ersten Fluid, das durch den ersten Wärmetauscher (110) hindurch strömt, und Luft, die durch den ersten Wärmetauscher (110) hindurch strömt, zum Kühlen des ersten Fluids durchführt, wobei das mittels des ersten Wärmetauschers (110) gekühlte erste Fluid in das erste Wärme-Freisetzungselement (200) eingeführt wird;
einen zweiten Wärmetauscher (120), der einen Wärmeaustausch zwischen dem ersten Fluid, das durch den zweiten Wärmetauscher (120) hindurch strömt, und Luft, die durch den zweiten Wärmetauscher (120) hindurch strömt, zum Kühlen des ersten Fluids auf eine Temperatur niedriger als diejenige des ersten Fluids, das in das erste Wärme-Freisetzungselement (200) eingeführt wird, durchführt,
wobei der zweite Wärmetauscher (120) das mittels des zweiten Wärmetauschers (120) gekühlte erste Fluid in Richtung zu dem zweiten Wärme-Freisetzungs­ element (210) hin abgibt; und
einen dritten Wärmetauscher (170), der an der luftstromabwärtigen Seite des ersten und des zweiten Wärmetauschers (110, 120) angeordnet ist, zur Durch­ führung eines Wärmeaustauschs zwischen einem zweiten Fluid, das durch den dritten Wärmetauscher (170) hindurch strömt, und Luft, die durch den dritten Wärmetauscher (170) hindurch strömt, wobei das zweite Fluid eine Temperatur niedriger als diejenige des ersten Fluids, das durch den ersten und den zweiten Wärmetauscher (110, 120) hindurch strömt, aufweist, wobei mindestens ein Teil des zweiten Wärmetauschers (120) einem Bereich des dritten Wärmetauschers (170) gegenüberliegend angeordnet ist, der eine stromabwärtige Strömung des zweiten Fluids aufnimmt.
2. Wärmetauscher (100) nach Anspruch 1, wobei:
der erste Wärmetauscher (110) eine Vielzahl von ersten Röhrchen (111), durch die hindurch das erste Fluid strömt, einen ersten Einlassbehälter (113), der an dem ersten Ende des Strömungswegs der ersten Röschen (111) angeordnet ist, um das erste Fluid an jedes der ersten Röhrchen (111) zu verteilen, und einen ersten Auslassbehälter (114) aufweist, der an dem zweiten Ende des Strö­ mungswegs der ersten Röhrchen (111) angeordnet ist, um das erste Fluid, das dort einen Wärmeaustausch mit Luft erfahren hat, zu sammeln;
der zweite Wärmetauscher (120) eine Vielzahl von zweiten Röhrchen (121), durch die hindurch das erste Fluid strömt, einen zweiten Einlassbehälter (123), der an dem ersten Ende des Strömungswegs der zweiten Röhrchen (121) angeordnet ist, um das erste Fluid an jedes der zweiten Röhrchen (121) zu verteilen, und einen zweiten Auslassbehälter (124) aufweist, der an dem zweiten Ende des Strömungswegs der zweiten Röhrchen (121) angeordnet ist, um das erste Fluid, das dort einen Wärmeaustausch mit Luft erfahren hat, zu sammeln;
und
der erste und der zweite Wärmetauscher (110, 120) einstückig bzw. integral ausgebildet sind durch eine Zusammenfassung des ersten und des zweiten Einlassbehälters (113, 123) und/oder eine Zusammenfassung des ersten und des zweiten Auslassbehälters (114, 124).
3. Wärmetauscher (100) nach Anspruch 2, wobei der erste Einlassbehälter (113) mit dem zweiten Einlassbehälter (123) in Verbindung steht.
4. Wärmetauscher (100) nach Anspruch 3, wobei der erste Einlassbehälter (113) einen Einlass (115) aufweist, durch den hindurch das erste Fluid in den ersten Einlassbehälter (113) und in den zweiten Einlassbehälter (123) eingeführt wird.
5. Wärmetauscher (100) nach Anspruch 3, wobei der zweite Einlassbehälter (123) einen Einlass (115) aufweist, durch den hindurch das erste Fluid in den ersten Einlassbehälter (113) und in den zweiten Einlassbehälter (123) eingeführt wird.
6. Wärmetauscher (100) nach Anspruch 1, wobei der erste Wärmetauscher (110) mit dem zweiten Wärmetauscher (120) in Verbindung steht, sodass ein Teil des mittels des ersten Wärmetauschers (110) gekühlten ersten Fluids in den zweiten Wärmetauscher (120) einströmt.
7. Wärmetauscher (100) nach Anspruch 2, weiter umfassend:
ein Trennelement (131), das zwischen dem ersten Einlassbehälter (113) und dem zweiten Auslassbehälter (124) angeordnet ist, um den ersten Einlass­ behälter (113) von dem zweiten Auslassbehälter (124) zu trennen, wobei:
der erste Auslassbehälter (114) mit dem zweiten Einlassbehälter (121) in Verbindung steht; und
mindestens ein Behälter von erstem Auslassbehälter (114) und zweitem Ein­ lassbehälter (123) einen Auslass (116) aufweist, durch den hindurch das erste Fluid abgegeben wird.
8. Wärmetauscher (100) nach Anspruch 1, wobei der dritte Wärmetauscher (170) ein Kondensator ist.
9. Wärmetauscher (100), der mit einem Verbrennungsmotor (200), einem elektronischen Teil (210) und einem Kühlzyklus eines Fahrzeugs verbunden ist, wobei der Wärmetauscher (100), durch den hindurch durch Luft strömt, umfasst:
einen ersten Wärmetauscher (110), der einen Wärmeaustausch zwischen einem ersten Fluid, das durch den ersten Wärmetauscher (110) hindurch strömt, und Luft, die durch den ersten Wärmetauscher (110) hindurch strömt, zum Kühlen des ersten Fluids durchführt, wobei das mittels des ersten Wärmetauschers (110) gekühlte erste Fluid in den Motor (200) eingeführt wird;
einen zweiten Wärmetauscher (120), der einen Wärmeaustausch zwischen einem Kühlfluid, das durch den zweiten Wärmetauscher (120) hindurch strömt, und Luft, die durch den zweiten Wärmetauscher (120) hindurch strömt, zum Kühlen des Kühlfluids durchführt, wobei der zweite Wärmetauscher (120) das mittels des zweiten Wärmetauschers (120) gekühlte Kühlfluid in Richtung zu dem elektronischen Teil (210) hin abgibt und
einen dritten Wärmetauscher (170), der an der luftstromabwärtigen Seite des ersten und des zweiten Wärmetauschers (110, 120) angeordnet ist, wobei der dritte Wärmetauscher (170) einen Kondensatorkern (150), der ein Hochdruck- Kühl- bzw. Kältemittel in dem Kühlzyklus kondensiert, und einen Kühler (160) aufweist, der das von dem Kondensatorkern (150) aus abgegebene Kühl- bzw. Kältemittel kühlt, wobei mindestens ein Teil des zweiten Wärmetauschers (120) dem Kühler (160) gegenüberliegend angeordnet ist.
10. Wärmetauscher (100) nach Anspruch 9, wobei der erste, der zweite und der dritte Wärmetauscher (110, 120, 170) einstückig bzw. integral ausgebildet sind.
11. Wärmetauscher (100) nach Anspruch 9 oder 10, wobei der zweite Wärme­ tauscher (120) das Kühlfluid auf eine Temperatur niedriger als diejenige des Kühlfluids kühlt, das in den Motor (200) eingeführt wird.
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