DE10154375A1 - Speichermodul - Google Patents
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Abstract
Wenn die erste Druckreduzierungseinrichtung (161) an dem Speicherbehälter (140) befestigt ist und der innere Wärmetauscher (150) in dem Speicherbehälter (140) untergebracht ist, sind der Speicher, die erste Druckreduzierungseinrichtung (161) und der innere Wärmetauscher (150) zu einem einzigen Körper zusammengefasst. Infolgedessen ist es möglich, Teile für die Leitungsverbindung für die Verbindung der ersten Druckreduzierungseinrichtung (161) mit dem inneren Wärmetauscher (15) wegzulassen. Die Masse des Vibrationssystems der ersten Druckreduzierungseinrichtung (161), die den Speicherbehälter (140) und den inneren Wärmetauscher (150) aufweist, ist vergrößert. Daher ist es sogar dann, wenn der Ventilkörper (413) in der ersten Druckreduzierungseinrichtung vibriert, schwierig, dass andere Bereiche vibrieren. Entsprechend ist es möglich, das Geräusch (die Vibration) die erzeugt wird, wenn das Kühl- bzw. Kältemittel mittels der ersten Druckreduzierungseinrichtung (161) dekomprimiert wird, herabzusetzen.
Description
Die Erfindung betrifft ein Speichermodul, das bei einer Kühlmaschine mit
Dampfkompression Anwendung findet. Die vorliegende Erfindung wird wirksam
für eine Kühlmaschine mit ultra-kritischen Druck verwendet, bei der der Druck
des Kühl- bzw. Kältemittels (Abgabedruck eines Kompressors) an der Hoch
druckseite höher als der kritische Druck des Kühl- bzw. Kältemittels wird.
Bei der Kühlmaschine mit Dampfkompression, die nachfolgend als Kühl
maschine bezeichnet wird und die beispielsweise in der ungeprüften japanischen
Patentveröffentlichung Nr. 10-19 421 beschrieben ist, wird, wenn Wärme
zwischen dem Kühl- bzw. Kältemittel auf der Hochdruckseite, das gekühlt wird,
und Kühl- bzw. Kältemittel auf der Niederdruckseite, das mittels einer Druck
reduzierungseinrichtung dekomprimiert und in einen Kompressor eingesaugt
wird, es möglich zu verhindern, dass Kühl- bzw. Kältemittel in flüssiger Phase in
den Kompressor eingesaugt wird, während die Enthalpie des Kühl- bzw. Kälte
mittels, das in einen Verdampfer (Wärmetauscher auf der Niederdruckseite)
einströmt, herabgesetzt wird. Daher ist es möglich, den Kompressor zu schüt
zen, während die Effizienz (der Leistungskoeffizient) der Kühlmaschine erhöht
wird.
In diesem Zusammenhang ist bei der in der oben genannten Patentveröffent
lichung offenbarten Kühlmaschine ein innerer Wärmetauscher, der Wärme
zwischen dem Kühl- bzw. Kältemittel auf der Hochdruckseite und demjenigen auf
der Niederdruckseite austauscht, in einem Speicherbehälter untergebracht,
sodass die Anzahl dieser Teile verringert sein kann. Jedoch ist es notwendig,
eine Kühl- bzw. Kältemittelleitung vorzusehen, um die Druckreduzierungsein
richtung mit dem inneren Wärmetauscher zu verbinden, und ist es auch notwen
dig, Teile für die Leitungsverbindung vorzusehen, beispielsweise Dichtungs
packungen usw. Weiter ist es notwendig, Verbindungsarbeiten für das Verbinden
dieser Teile für die Leitungsverbindung durchzuführen. Dementsprechend ist es
schwierig, die Herstellungskosten der Kühlmaschine herabzusetzen.
In Hinblick auf die obigen Probleme ist die vorliegende Erfindung geschaffen
worden. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Speicher zu
geschaffen, der in der Lage ist, die Anzahl der Teile der Kühlmaschine herabzu
setzen.
Zur Lösung der oben angegebenen Aufgabe umfasst ein Speichermodul der
vorliegenden Erfindung: einen Speicherbehälter (140) zum Aufteilen des Kühl-
bzw. Kältemittels in gasförmiges Kühl- bzw. Kältemittel und in flüssiges Kühl-
bzw. Kältemittel und zum dortigen Speichern von überschüssigem Kühl- bzw.
Kältemittel, wobei das so abgeschiedene gasförmige Kühl- bzw. Kältemittel, das
von den Speicherbehälter (140) aus auf der Ansaugseite des Kompressors (110)
ausströmt; eine Druckreduzierungseinrichtung (161a) zum Dekomprimieren des
Kühl- bzw. Kältemittels auf der Hochdruckseite, das mittels des Kompressors
(110) komprimiert und danach gekühlt worden ist; und einen inneren Wärme
tauscher (150) zur Durchführung eines Wärmeaustauschs zwischen dem Kühl-
bzw. Kältemittel auf der Niederdruckseite, das mittels der Druckreduzierungs
einrichtung (161a) dekomprimiert worden ist, bevor es in den Kompressor (110)
eingesaugt wird, wobei die Druckreduzierungseinrichtung (161a) an dem
Speicherbehälter (140) befestigt ist und der innere Wärmetauscher (150) in dem
Speicherbehälter (140) untergebracht ist.
Infolge des Vorausgehenden ist es möglich, Teile der Leitungsverbindung zur
Verbindung der Druckreduzierungseinrichtung (161a) mit dem inneren Wärme
tauscher (150) zu eliminieren. Daher ist es möglich, die Anzahl der Teile einer
Kühlmaschine mit Dampfkompression herabzusetzen. Als eine Folge ist es
möglich, die für den Zusammenbau der Kühlmaschine notwendige Zeit zu
verkürzen.
Hierbei besteht, wenn das Kühl- bzw. Kältemittel mittels der Druckreduzierungs
einrichtung (161a) dekomprimiert wird, die Tendenz, dass ein in der Druckredu
zierungseinrichtung (161a) vorgesehener Ventilkörper vibriert. Daher besteht die
Tendenz der Erzeugung eines Geräuschs (einer Vibration). Jedoch sind gemäß
der vorliegenden Erfindung der Speicherbehälter (140), die erste Druckreduzie
rungseinrichtung (161a) und der innere Wärmetauscher (150) zu einem einzigen
Körper zusammengefasst. Dementsprechend ist die Masse des Vibrations
systems der Druckreduzierungseinrichtung (161a), die den Speicherbehälter
(140) und den inneren Wärmetauscher (150) aufweist, vergrößert. Daher ist es
sogar dann, wenn der Ventilkörper vibriert, für andere Bereiche schwierig zu
vibrieren. Aus den oben angegebenen Gründen wird es möglich, das Auftreten
eines Geräuschs (einer Vibration), die erzeugt wird, wenn das Kühl- bzw.
Kältemittel mittels der Druckreduzierungseinrichtung (161a) dekomprimiert wird,
zu reduzieren.
In diesem Zusammenhang entsprechen die Bezugszeichen in den Klammern bei
den oben angegebenen Mitteln den besonderen Mitteln der weiter unten be
schriebenen Ausführungsform.
Die vorliegende Erfindung ist vollständiger aus der Beschreibung bevorzugter
Ausführungsform der Erfindung, die nachfolgend angegebenen werden, zusam
men mit den beigefügten Zeichnungen zu verstehen.
In den Zeichnungen:
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Klimaanlage einer Ausfüh
rungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines Regelungssystems einer
Klimaanlage einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3A ist eine schematische Darstellung eines Regelungssystems einer
Klimaanlage einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3B ist eine Ansicht von oben auf das Regelungssystem der Klima
anlage, die in Fig. 3A dargestellt ist;
Fig. 4A ist im Schnitt eine schematische Darstellung eines Speichermoduls
gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4B ist eine Ansicht von oben auf das Speichermodul, das in Fig. 4A
dargestellt ist;
Fig. 5 ist eine Ansicht des Erscheinungsbildes eines inneren Wärme
tauschers, der in dem Speichermodul der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung untergebracht ist;
Fig. 6 ist ein Schnitt durch ein Rohr, das bei dem inneren Wärmetauscher
Anwendung findet, der in dem Speichermodul der ersten Ausfüh
rungsform der vorliegenden Erfindung untergebracht ist;
Fig. 7 ist im Schnitt eine schematische Darstellung eines Ventilmoduls
gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in
dem Fall eines Kühlbetriebs;
Fig. 8 ist im Schnitt eine schematische Darstellung des Ventilmoduls
gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in
dem Fall eines Heizbetriebs;
Fig. 9 ist ein Schnitt durch den inneren Wärmetauscher, der für das
Speichermodul gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegen
den Erfindung verwendet wird; und
Fig. 10 ist eine Vorderansicht des inneren Wärmetauschers, für das
Speichermodul gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegen
den Erfindung verwendet wird.
Bei dieser Ausführungsform findet ein Speichermodul der vorliegenden Erfin
dung bei einer Klimaanlage (einer Kühlmaschine der Gattung einer Wärme
pumpe) Anwendung, deren Kühl- bzw. Kältemittel Kohlenstoffdioxid und die für
ein Elektrofahrzeug verwendet wird, wobei sie zwischen Kühlen und Heizen
umschalten kann. Fig. 1 ist eine schematische Darstellung der Klimaanlage
(Kühlmaschine der Gattung einer Wärmepumpe) dieser Ausführungsform.
In diesem Zusammenhang umfassen Einrichtungen, die mittels mit einem Punkt
strichpunktierter Linien in Fig. 1 umschlossen sind, eine Kühlmaschine 100 der
Gattung einer Wärmepumpe, die nachfolgend als Wärmepumpe bezeichnet wird.
Das Bezugszeichen 200 bezeichnet eine Kraftstoffzelle zur Erzeugung von
elektrischem Strom durch die chemische Reaktion zwischen Sauerstoff und
Wasserstoff, und diese Kraftstoffzelle liefert elektrischen Strom an einen Elek
tromotor (nicht dargestellt) zum Antrieb eines Fahrzeugs. Bei dieser Ausfüh
rungsform ist die Kraftstoffzelle 200 eine Kraftstoffzelle der Gattung mit einem
hochpolymeren Elektrolyt.
Das Bezugszeichen 110 bezeichnet einen elektrischen Kompressor der Gattung
mit einer Inverterregelung, der nachfolgend als Kompressor bezeichnet wird,
zum Ansaugen und Komprimieren von Kühl- bzw. Kältemittel. Das Bezugs
zeichen 120 bezeichnet einen ersten Wärmetauscher zum Austauschen von
Wärme zwischen Luft, die in das Innere ausströmt, und dem Kühl- bzw. Kälte
mittel. Das Bezugszeichen 130 bezeichnet einen zweiten Wärmetauscher zum
Austauschen von Wärme zwischen Außenluft und dem Kühl- bzw. Kältemittel.
Das Bezugszeichen V bezeichnet ein Wählventil für die Wahl des Kühl- bzw.
Kältemittels, das von dem Kompressor 110 aus abgegeben wird, zwischen
einem Gehäuse, in dem das Kühl- bzw. Kältemittel zu dem ersten Wärme
tauscher 120 hin umläuft, und einem Gehäuse, in dem das Kühl- bzw. Kältemittel
zu dem zweiten Wärmetauscher 130 hin umläuft. Das Bezugszeichen 140
bezeichnet einen Speicherbehälter (Abscheidungsbehälter für Gas und Flüssig
keit) zum Aufteilen des Kühl- bzw. Kältemittels zwischen gasförmigem Kühl- bzw.
Kältemittel und flüssigem Kühl- bzw. Kältemittel, und das so abgeschiedene
gasförmige Kühl- bzw. Kältemittel wird veranlasst, zu der Ansaugseite des
Kompressors 110 hin auszuströmen, und gleichzeitig speichert der Sammel
behälter 140 das überschüssige Kühl- bzw. Kältemittel, das in der Wärmepumpe
nicht aufgenommen werden kann.
Dabei ist der Speicherbehälter 140 mit der ersten Druckreduzierungseinrichtung
161 und dem inneren Wärmetauscher 150 zu einem einzigen Körper zusam
mengefasst. Die so zusammengefassten Einrichtungen, die durch die mit zwei
Punkten strichpunktierten Linien in der Zeichnung umgeben sind, werden
nachfolgend als Speichermodul 400 bezeichnet, das weiter unten im Detail
beschrieben wird.
Das Bezugszeichen 150 bezeichnet einen inneren Wärmetauscher zum Austau
schen von Wärme zwischen dem Kühl- bzw. Kältemittel, das mittels des Kom
pressors 110 komprimiert und mittels des ersten Wärmetauschers 120 oder des
zweiten Wärmetauschers 130 gekühlt worden ist (dieses Kühl- bzw. Kältemittel
wird nachfolgend als hochdruckseitiges Kühl- bzw. Kältemittel "a", "b" bezeich
net), und dem Kühl- bzw. Kältemittel, das dazu veranlasst worden ist, von dem
Speicherbehälter 140 aus auszuströmen, und das in den Kompressor 110
eingesaugt wird (dieses Kühl- bzw. Kältemittel wird nachfolgend als niederdruck
seitiges Kühl- bzw. Kältemittel "c", "d" bezeichnet).
Das Bezugszeichen 161 bezeichnet eine erste Druckreduzierungseinrichtung
(Druckreduzierungseinrichtung zum Kühlen), die in einem Kühl- bzw. Kältemittel
kanal angeordnet ist, der den inneren Wärmetauscher 150 mit dem ersten
Wärmetauscher 120 verbindet, und die das Kühl- bzw. Kältemittel "a", das von
dem zweiten Wärmetauscher 130 aus in dem Fall eines Kühlbetriebs, bei dem
kalte Luft in das Inneren ausgeblasen wird, ausströmen, ausströmt, dekompri
miert.
Die erste Druckreduzierungseinrichtung 161 weist auf: ein mechanisches
Expansionsventil (Druckreduzierungseinrichtung) 161a zum Regeln des Kühl-
bzw. Kältemitteldrucks an der Auslassseite des zweiten Wärmetauschers 130
entsprechend der Kühl- bzw. Kältemitteltemperatur an der Auslassseite des
zweiten Wärmetauschers 130; einen Bypasskanal 161b für die Umlaufbewegung
des Kühl- bzw. Kältemittels im Wege einer Bypassführung um das Expansions
ventil 161a herum; ein Rückschlagventil 161c, damit das Kühl- bzw. Kältemittel
von dem ersten Wärmetauscher 120 aus ausschließlich in Richtung zu dem
inneren Wärmetauscher 150 hin umlaufenden kann.
Das Bezugszeichen 162 bezeichnet eine elektrische zweite Druckreduzierungs
einrichtung (Druckreduzierungseinrichtung zum Heizen), die in einem Kühl- bzw.
Kältemittelkanal angeordnet ist, deren den zweiten Wärmetauscher 130 mit dem
inneren Wärmetauscher 150 verbindet, und die das Kühl- bzw. Kältemittel "b",
das von dem ersten Wärmetauscher 120 aus in dem Fall eines Heizbetriebs, bei
dem heiße Luft in das Innere ausgeblasen wird, ausströmt, dekomprimiert. Der
Öffnungsgrad dieser Druckreduzierungseinrichtungen (Druckreduzierungs
ventile) 161, 162 wird mittels einer weiter unten beschriebenen elektronischen
Regelungseinheit geregelt.
Das Bezugszeichen 300 bezeichnet ein Klimaanlagengehäuse, das einen Kanal
für Luft, die in das Innere ausgeblasen wird, bildet. An der stromaufwärtigen
Seite des Luftstroms in diesem Klimatisierungsgehäuse 300 sind ein Innenluft-
Einführungsanschluss 301 und ein Außenluft-Einführungsanschluss 302 vorge
sehen.
Die beiden Luft-Einführungsanschlüsse 301, 302 werden mittels einer Innenluft-
und Außenluft-Wählklappe 303 geöffnet und geschlossen und umgeschaltet.
Das Bezugszeichen 304 bezeichnet ein Zentrifugalgebläse zum Blasen von Luft
in das Innere.
An der stromabwärtigen Seite des Luftstroms in dem Klimatisierungsgehäuse
300 mit Bezug auf das Gebläse 304 ist ein erster Wärmetauscher 120 der
Wärmepumpe 100 vorgesehen. An der stromabwärtigen Seite des Luftstroms in
Hinblick auf den ersten Wärmetauscher 120 ist ein Heizkern 210 vorgesehen,
um Luft durch Kühlwasser (Fluid) zu erhitzen, das zurückgewonnene ungenutzte
Wärme besitzt, die in dem Kraftstoffzellen-Stapel 200 erzeugt worden ist.
Das Bezugszeichen 305 bezeichnet eine Luftmischklappe zum Einstellen der
Temperatur der Luft, die in das Innere ausgeblasen wird, durch Einstellen des
Verhältnisses (des Mischungsverhältnisses von warmer Luft zu heißer Luft) der
Menge der Luft (warmen Luft, die mittels des Kühlwassers erhitzt worden ist), die
durch den Heizkern 210 hindurchtritt, zu der Menge der Luft (kalten Luft), die den
Heizkern 210 im Bypass umgeht und auf der stromabwärtigen Seite umläuft.
Hierbei sind an der stromabwärtigen Seite des Luftstroms der Luftmischklappe
305 (des Heizkerns 210) ein Kopfraum-Öffnungsabschnitt (nicht dargestellt) zum
Ausblasen klimatisierter Luft zu den Oberkörpern der Fahrgäste, ein Fußraum-
Öffnungsabschnitt (nicht dargestellt) zum Ausblasen klimatisierter Luft zu den
Füßen der Fahrgäste und ein Defroster-Öffnungsabschnitt (nicht dargestellt) zum
Ausblasen klimatisierter Luft zu der Innenseite der Windschutzscheibe vorgese
hen. In dem stromaufwärtigen Bereich des Luftstroms jedes Öffnungsabschnitts
ist eine Blasbetriebsart-Wählklappe (nicht dargestellt) vorgesehen, die jeden
Öffnungsabschnitt öffnet und schließt.
Die Betriebsart-Wählklappe, die Luftmischklappe 305 und die Innenluft- und
Außenluft-Wählklappe 303 werden mit Hilfe von Servomotoren (Antriebsmitteln)
M1 bis M3 angetrieben bzw. bewegt. Diese Servomotoren M1 bis M3 und einer
Elektromotor M4 des Gebläses 304 werden mittels der elektronischen Rege
lungseinheit (ECU) 310 geregelt, wie in Fig. 2 dargestellt ist.
An der ECU 310 werden Signale eingegeben, die von den nachfolgend angege
benen Sensoren abgegeben werden. Dies sind ein erster Drucksensor (erstes
Druckfeststellungsmittel) 311 zum Feststellen des Drucks des Kühl- bzw.
Kältemittels, das von dem zweiten Wärmetauscher 130 aus ausströmt, ein erster
Temperatursensor (ein erstes Feststellungsmittel für die Temperatur des Kühl-
bzw. Kältemittels) 312 zum Feststellen der Temperatur des Kühl- bzw. Kälte
mittels, das von dem zweiten Wärmetauscher 130 aus ausströmt, ein zweiter
Drucksensor (zweites Druckfeststellungsmittel) 313 zum Feststellen des Drucks
des Kühl- bzw. Kältemittels, das von dem ersten Wärmetauscher 120 aus
ausströmt, ein zweiter Temperatursensor (zweites Feststellungsmittel für die
Temperatur des Kühl- bzw. Kältemittels) 314 zum Feststellen der Temperatur
des Kühl- bzw. Kältemittels, das von dem ersten Wärmetauscher 120 aus
ausströmt, ein Außenluft-Temperatursensor (Feststellungsmittel für die Außen
lufttemperatur) 315 zum Feststellen der Temperatur der Außenluft, ein Tempe
ratursensor hinter dem ersten Wärmetauscher (erstes Feststellungsmittel für die
Wärmetauschertemperatur) 316 zum Feststellen der Temperatur (Temperatur
des ersten Wärmetauschers 120) der Luft, unmittelbar nachdem die Luft durch
den ersten Wärmetauscher 120 hindurchgetreten ist, ein Innenluft-
Temperatursensor (Feststellungsmittel für die Innenluft) 317 zum Feststellen der
Temperatur der Innenluft und ein Sonnenstrahlungssensor (Feststellungsmittel
für die Größe der Sonnenstrahlung) 318 zum Feststellen der Größe der Sonnen
strahlung, die in das Innere eintritt. Weiter wird an der ECU 310 ein Einstellwert
eingegeben, der an EINER Temperatur-Regelungstafel 319 eingestellt worden
ist, an der ein Fahrgast eine gewünschte Temperatur eingestellt.
Gemäß einem vorbestimmten Programmen regelt die ECU 310 DIE Betriebsart-
Wählklappe (M1), die Luftmischklappe 305 (M2), die Innenluft- und Außenluft-
Wählklappe 303 (M3), das Gebläse 304. (M4), die Druckreduzierungseinrich
tungen 161, 162, das Wählventil V und den Kompressor 110 auf der Grundlage
der Feststellungswerte der Sensoren 311 ist 318 und der Einstelltemperatur
Tset, die an der Temperatur-Regelungstafel eingestellt worden ist. Als Nächstes
wird nachfolgend das Speichermodul 400 erläutert.
Fig. 3A ist eine schematische Schnittdarstellung des Speichermoduls 400. Die
erste Druckreduzierungseinrichtung 161 ist an der oberen Stirnseite des Spei
cherbehälters 140, der aus Metall hergestellt ist und nachfolgend als Behälter
140 bezeichnet wird, der im wesentlichen zu einem Zylinder ausgebildet ist,
befestigt. Daher sind der Behälter 140 und die erste Druckreduzierungs
einrichtung 161 miteinander zu einem einzigen Körper zusammengefasst.
Der Öffnungsabschnitt des Behälters 140 ist durch eine Behälterabdeckung 141
verschlossen, die mit dem Behälter 140 verschweißt ist. An dieser Behälter
abdeckung 141 sind ein Kühl- bzw. Kältemitteleinlass 142a zum Einführen von
Kühl- bzw. Kältemittel, das mittels des ersten Wärmetauschers 120 oder des
zweiten Wärmetauscher 130 angesaugt und verdampft worden ist, in den
Behälter 140, ein Kühl- bzw. Kältemittelauslass 142b für das Ausströmen des
Kühl- bzw. Kältemittels, das von dem inneren Wärmetauscher 150 aus aus
strömt, zu der Ansaugseite des Kompressors 110 hin (siehe Fig. 3A) und ein
Kühl- bzw. Kältemittel-Abgaberohr 145 vorgesehen, das zu einer im Wesent
lichen J-förmigen Gestalt ausgebildet ist, bei der das Kühl- bzw. Kältemittel-
Abgaberohr 143 derart abgebogen ist, dass der abgebogene Bereich nach unten
vorsteht.
In diesem Fall ist ein Ende des Kühl- bzw. Kältemittelrohrs 143 zu einem Bereich
hin offen, der höher als der Kühl- bzw. Kältemittellevel des flüssigen Kühl- bzw.
Kältemittels in dem Behälter 140 und niedriger als der Kühl- bzw. Kältemittel
einlass 142a ist. Infolgedessen wird das gasförmige Kühl- bzw. Kältemittel in das
Kühl- bzw. Kältemittel-Abgaberohr 143 eingeführt und zum Ausströmen zu der
Ansaugseite des Kompressors 110 hin veranlasst.
Hierbei ist das Kühl- bzw. Kältemittel, das von dem Kühl- bzw. Kältemitteleinlass
142a aus in den Behälter 140 ausströmt, nicht immer gasförmiges Kühl- bzw.
Kältemittel (dampfförmiges Kühl- bzw. Kältemittel). Wenn die an der Klimaanlage
auftretende Wärmelast gering ist, strömt ein in zwei Phasen vorliegendes Kühl-
bzw. Kältemittel, das Gas und Flüssigkeit enthält, in den Behälter 140 ein. In
diesem Fall bedeutet bei der Durchführung eines Kühlbetriebs die an der
Klimaanlage auftretende Wärmelast die Kühlkapazität (das Kühlvermögen), das
für den ersten Wärmetauscher 120 benötigt wird. Bei der Durchführung eines
Heizbetriebs bedeutet die an der Klimaanlage auftretende Wärmelast die
Wärmeabsorptionskapazität (das Kühlvermögen), das für den zweiten Wärme
tauscher 130 benötigt wird.
An dem unteren Endbereich des Kühl- bzw. Kältemittel-Abgaberohrs 143 ist eine
Ölrückführungsbohrung (Schmiermittelbohrung) 144 zum Ansaugen von
Schmiermittel (dieses Schmiermittel ist Öl, dessen Hauptbestandteil PAG
(Polyalkylenglycol ist)) vorgesehen, das sich an der unteren Seite des flüssigen
Kühl- bzw. Kältemittels befindet. Schmiermittel, das mittels des Speichers 140
abgeschieden und dort gespeichert wird, wird in den Kompressor 100 zusam
men mit dem gasförmigen Kühl- bzw. Kältemittel eingesaugt, das in dem Kühl-
bzw. Kältemittel-Abgaberohr 143 umläuft. Hierbei ist in der Ölrückführungs
bohrung 144 ein Filter (metallisches Gitter) zur Verhinderung vorgesehen, dass
Fremdstoffe in das Kühl- bzw. Kältemittel-Abgaberohr 143 eingesaugt werden.
Hierbei sind unter einem aktuellen Gesichtspunkt das Schmiermittel und das
flüssige Kühl- bzw. Kältemittel nicht perfekt voneinander getrennt, was nicht dem
in Fig. 3A dargestellten Zustand entspricht. Entsprechend bedeutet das
Schmiermittel, das hier angesprochen wird, kein reines Schmiermittel, sondern
flüssiges Kühl- bzw. Kältemittel, das eine große Menge Schmiermittel enthält.
Wie in Fig. 4A und 5 dargestellt ist, weist der innere Wärmetauscher 150 auf: ein
zylindrisches Gehäuse 152, ein spiralförmiges flaches Rohr 151, in dem das
Kühl- bzw. Kältemittel an der Abgabeseite umläuft; und Öffnungsabschnitte 153
bis 156, die an dem Gehäuse 152 ausgebildet sind und in die das Kühl- bzw.
Kältemittel einströmt.
Hierbei ist in Fig. 3B, 4A, 4B und 5 ein Öffnungsabschnitt 153, der ein Einlass für
das Kühl- bzw. Kältemittel an der Hochdruckseite ist, zum Zuführen des Kühl-
bzw. Kältemittels an der Abgabeseite zu dem flachen Rohr 151 hin vorgesehen,
das nachfolgend als Rohr bezeichnet wird. Ein Öffnungsabschnitt 155, der ein
Auslass für das Kühl- bzw. Kältemittel an der Hochdruckseite ist, ist für die
Abführung des Kühl- bzw. Kältemittels an der Abgabeseite, das den Wärme
austausch abgeschlossen hat, zu der Ansaugseite des Kompressors 110 hin
vorgesehen. Ein Öffnungsabschnitt 154, der ein Einlass für das Kühl- bzw.
Kältemittel an der Niederdruckseite ist, ist zum Zuführen (Einfüllen) des Kühl-
bzw. Kältemittels an dei Ansaugseite in das Gehäuse 152 hinein vorgesehen.
Ein Öffnungsabschnitt 156, der ein Auslass für das Kühl- bzw. Kältemittel an der
Niederdruckseite ist, ist zum Abgeben des Kühl- bzw. Kältemittels an der
Ansaugseite, das den Wärmeaustausch abgeschlossen hat, zum Äußeren des
Gehäuses 152 hin vorgesehen.
In diesem Fall ist, wie in Fig. 6 dargestellt ist, an der flachen Fläche des Rohrs
151 eine Vielzahl von Vorsprüngen 151a vorgesehen, die sich alle über den
Längsbereichen erstrecken. Diese Vorsprüngen 151a sind im Wege der Extru
sion oder des Ziehens zusammen mit dem Rohr 151 ausgebildet. Wenn die
Endbereiche dieser Vorsprünge 151a mit der flachen Fläche des benachbarten
Rohrs 151 in Berührung kommen, ist es möglich, Kanäle zwischen den flachen
Flächen einander benachbart auszubilden, in denen das Kühl- bzw. Kältemittel
strömt.
Entsprechend erreicht das Kühl- bzw. Kältemittel, das von dem Kühl- bzw.
Kältemitteleinlass 142a in den Behälter 140 einströmt, wie in Fig. 3A dargestellt
ist, die untere Seite des Behälters 140, wobei es um den inneren Wärme
tauscher 151 herum strömt. Das gasförmige Kühl- bzw. Kältemittel, das durch
das Kühl- bzw. Kältemittel-Abgaberohr 143 zu dem Gehäuse 152 hin strömt,
tauscht Wärme mit dem Hochdruck-Kühl- bzw. Kältemittel aus, das in dem Rohr
151 strömt, und strömt von dem Kühl- bzw. Kältemittelauslass 142b aus zu der
Ansaugseite des Kompressors 110 hin aus.
Fig. 7 ist ein Schnitt durch die erste Druckreduzierungseinrichtung 161. Die erste
Druckreduzierungseinrichtung 161 wird nachfolgend erläutert.
Das Bezugszeichen 410 bezeichnet einen Regelungsventilkörper (Element), der
einen Temperaturfestslellungsabschnitt 411 aufweist, dessen Innendruck sich
entsprechend der Kühl- bzw. Kältemitteltemperatur auf der Hochdruckseite
ändert (bei diesem Beispiel ist die Kühl- bzw. Kältemitteltemperatur an der
Hochdruckseite die Kühl- bzw. Kältemitteltemperatur an der Abgabeseite des
zweiten Wärmetauschers 130) und den Öffnungsgrad des Ventilanschlusses 412
des Druckregelungsventils 400 entsprechend der Änderung des Innendrucks des
Temperaturfeststellungabschnitts 411 einstellt. Das Bezugszeichen 430
bezeichnet einen Gehäuse, in dem der Regelungsventilkörper 410 untergebracht
ist.
Hierbei weist das Gehäuse 430 auf: einen Gehäusekörper 432, an dem der
Regelungsventilkörper 410 befestigt ist, in dem der Ventilanschluss (Einlass des
Kühl- bzw. Kältemittels an der Hochdruckseite und Auslass des Kühl- bzw.
Kältemittels an der Niederdruckseite) 431, der mit dem Einlass des Wärme
tauschers (bei diesem Beispiel des ersten Wärmetauschers 120) verbunden ist,
ausgebildet ist; eine Abdeckung 434, die einen Öffnungsabschnitt für den Anbau
des Regelungsventilkörpers 410 an dem Gehäusekörper 432 verschließt, in dem
der Ventilanschluss (der Einlass des Kühl- bzw. Kältemittels an der Hochdruck
seite und der Auslass des Kühl- bzw. Kältemittels an der Niederdruckseite) 433,
der mit dem Ausgang des Wärmetauschers (bei diesem Beispiel des zweiten
Wärmetauschers 130) an der Hochdruckseite verbunden ist, ausgebildet ist.
In dem Gehäuse 430 (Gehäusekörper 432) sind seitliche Kühl- bzw. Kältemittel
anschlüsse 435, 436 (nachfolgend als Anschlüsse bezeichnet) des inneren
Wärmetauschers vorgesehen, die mit dem inneren Wärmetauscher 150 in
Verbindung stehen. Der Anschluss 435 steht mit dem Ventilanschluss 433 (an
der Seite des Temperaturfeststellungsabschnitts 411) in Verbindung, und der
Anschluss 436 steht mit der bezogen auf das Kühl- bzw. Kältemittel stromauf
wärtigen Seite des Kühl- bzw. Kältemittels des Ventilanschlusses 412 des
Regelungsventilkörpers 410 in Verbindung.
In diesem Fall ist das (Gehäuse 430 mit der Behälterabdeckung 141 zu einem
einzigen Körper zusammengefasst. Die Anschlüsse 435, 436 sind in Richtung zu
dem Inneren des Behälters 140 hin offen, während die Anschlüsse 435, 436 mit
dem inneren Wärmetauscher 150 über den Kühl- bzw. Kältemittelkanal 144 in
Verbindung stehen, der an der Behälterabdeckung 141 ausgebildet ist. Anderer
seits sind die Ventilanschlüsse 431, 433 in der Richtung (horizontalen Richtung)
im Wesentlichen rechtwinklig zu der Längsrichtung des Behälters 140 offen.
Der Kühl- bzw. Kältemittel, der von dem Ventilanschluss 433 aus zu dem
Anschluss 435 hin ausgebildet ist, wird als ein erster Kühl- bzw. Kältemittelkanal
(Temperaturfeststellungskammer) 437 bezeichnet, und der Kühl- bzw. Kälte
mittelkanal, der von dem Anschluss 436 aus zu der Ventilöffnung 412 hin
ausgebildet ist, wird als ein zweiter Kühl- bzw. Kältemittelkanal bezeichnet.
Hierbei ist der Temperaturfeststellungsabschnitt 411 des Regelungsventilkörpers
410 in dem ersten Kühl- bzw. Kältemittelkanal 437 angeordnet, und stellt er die
Kühl- bzw. Kältemitteltemperatur an der Abgabeseite des zweiten Wärme
tauschers 130 fest. Dieser Temperaturfeststellungsabschnitt 411 weist auf: eine
Membran in der Form einer dünnen Folie (Druckreaktionselement) 411a; eine
Membranabdeckung 411b, die einen dicht geschlossenen Raum (Regelungs
kammer) 411c zusammen mit der Membran 411a bildet; und eine Membran
abstützung 411d, die die Membran 411a zusammen mit der Membranabdeckung
411b derart befestigt, dass die Membran 411a zwischen der Membran
abstützung 411d und der Membranabdeckung 411b eingesetzt ist.
Hierbei wird das Kühl- bzw. Kältemittel in dem dicht geschlossenen Raum 411c
mit einer Dichte (625 kg/m3 bei dieser Ausführungsform) in dem Bereich zwi
schen der Dichte der gesättigten Flüssigkeit bei 0°C und der Dichte der gesät
tigten Flüssigkeit am kritischen Punkt des Kühl- bzw. Kältemittels eingebracht.
An der dem dicht geschlossenen Raum 411c in Hinblick auf die Membran 411a
gegenüberliegenden Seite wird der Druck in dem zweiten Kühlmittelkanal 438
über den Druckeinführungskanal 411e eingeführt.
Das Bezugszeichen 411f bezeichnet ein Abdichtungsrohr zum Abdichten des
Kühl- bzw. Kältemittels in dem Temperaturfeststellungsabschnitt 411 (geschlos
senen Raum 411c). Dieses Abdichtungsrohr 411f ist aus Metall, beispielsweise
aus Kupfer, hergestellt, dessen Wärmeleitvermögen hoch ist, sodass die Kühl-
bzw. Kältemitteltemperatur in dem dicht geschlossenen Raum 411c der Kühl-
bzw. Kältemitteltemperatur in dem ersten Kühl- bzw. Kältemittelskanal 437 ohne
Zeitverzögerung folgen kann.
Das Bezugszeichen 412 bezeichnet einen Nadelventilkörper, der nachfolgend
als Ventilkörper bezeichnet wird, zum Einstellen des Öffnungsgrades des
Ventilanschlusses 412. Dieser Ventilkörper 413 ist an der Membran 411a
befestigt, und der Öffnungsgrad des Ventilanschlusses 412 wird verkleinert, weil
der Ventilkörper 413 mechanisch mit einer Erhöhung des Innendrucks des dicht
geschlossenen Raums 411c verbunden ist.
Das Bezugszeichen 414 bezeichnet eine Feder (einen elastischen Körper), um
dem Ventilkörper 413 eine elastische Federkraft in der Richtung zu verleihen,
dass der Öffnungsgrad des Ventilanschlusses 411 verkleinert werden kann. Der
Ventilkörper 413 wird entsprechend dem Ausgleich zwischen der elastischen
Kraft der Feder 414 und der Kraft bewegt, die durch die Druckdifferenz zwischen
dem Inneren und dem Äußeren des dicht geschlossenen Raums 411c bewirkt
wird. Die elastische Kraft der Feder 414 wird nachfolgend als Ventilschließkraft
bezeichnet, und die Kraft, die durch die Druckdifferenz bewirkt wird, wird nach
folgend als Ventilöffnung kraft bezeichnet.
In diesem Fall wird die anfängliche Einstelllast der Feder 414 durch Drehen der
Einstellmutter 415 eingestellt, und wird die anfängliche Einstelllast (elastische
Kraft in dem Zustand, dass der Ventilanschluss 412 geschlossen ist) auf einen
Wert eingestellt, dass das Kühl- bzw. Kältemittel einem vorbestimmten Über
kühlungsgrad (etwa 100°C bei dieser Ausführungsform) in dem Kondensations
bereich niedriger als der kritische Druck des Kühl- bzw. Kältemittels aufweist.
Insbesondere misst die anfängliche Einstelllast etwa 1 MPa, wenn sie zu dem
Druck in dem dicht geschlossenen Raum 411c umgewandelt wird. Hierbei
bezeichnet das Bezugszeichen 415a eine Federscheibe zur Verhinderung, dass
sich die Feder 414 direkt an der Einstellmutter 415 reibt, wenn die Einstellmutter
415 gedreht wird.
Infolge der oben angegebenen Struktur regelt in dem überkritischen Bereich das
Expansionsventil 161a den Kühl- bzw. Kältemitteldruck an der Ausgangsseite
des zweiten Wärmetauschers 130 entsprechend der Kühl- bzw. Kältemitteltem
peratur an der Ausgangsseite des zweiten Wärmetauschers 130 entlang der
isochoren Linie von 625 kg/m3. In dem Kondensationsbereich regelt das Expan
sionsventil 161a den Kühl- bzw. Kältemitteldruck an der Ausgangsseite des
zweiten Wärmetauschers 130, sodass der Grad der Überkühlung des Kühl- bzw.
Kältemittels an der Ausgangsseite des zweiten Wärmetauschers 130 ein
vorbestimmter Wert sein kann. Hierbei stimmen in dem überkritischen Bereich
die Hochdruck-Regelungslinie η und die isochore Linie von 625 kg/m3 im
Wesentlichen miteinander überein. Daher wird die Regelung so durchgeführt,
dass der Kühl- bzw. Kältemitteldruck an der Ausgangsseite des zweiten Wär
metauschers 130 mit der Hochdruck-Regelungslinie η übereinstimmt.
Hierbei zeigt die Hochdruck-Regelungslinie η die Beziehung zwischen der Kühl-
bzw. Kältemitteltemperatur (in diesem Beispiel ist die Kühl- bzw. Kältemitteltem
peratur die Temperatur des Kühl- bzw. Kältemittels an der Ausgangsseite des
zweiten Wärmetauschers 130) an der Hochdruckseite, an der COP (der
Leistungskoeffizient) des Kreises ein maximaler wird, und dem Kühl- bzw.
Kältemitteldruck (in diesem Beispiel ist der Kühl- bzw. Kältemitteldruck der Druck
des Kühl- bzw. Kältemittels an der Ausgangsseite des zweiten Wärmetauschers
130) an der Hochdrucksaite. Üblicherweise unterscheiden sich die Hochdruck-
Regelungslinie η in dem Fall eines Kühlbetriebs und die Hochdruck-Regelungs
linie η in dem Fall eines Heizbetriebs voneinander.
Hierbei bilden ein Ventilsitzkörper 417 des Regelungsventilkörpers 410 und ein
Ventilhalter 416, die weiter unten beschriebenen werden, einen Schottwand
abschnitt, der den erster Kühl- bzw. Kältemittelkanal 437 und den zweiten Kühl-
bzw. Kältemittelkanal 438 voneinander trennt und verhindert, dass das Kühl-
bzw. Kältemittel an der Seite des zweiten Kühl- bzw. Kältemittelkanals 438 durch
das Kühl- bzw. Kältemittel an der Seite des ersten Kühl- bzw. Kältemittelkanals
437 erhitzt wird.
Hierbei durchdringt der Ventilkörper 413 den Ventilkörperhalter 416, um eine
gleitende Bewegung des Ventilkörpers 413 zu führen, und erstreckt er sich von
der Seite des ersten Kühl- bzw. Kältemittelkanals 437 zu der Seite des zweiten
Kühl- bzw. Kältemittelkanals 438 (Ventilanschlusses 412) hin. Daher ist es
notwendig, einen Freiraum bzw. Abstand zu bestimmen (Druckverlust), der
zwischen dem Ventilkörper 413 und dem Ventilkörperhalter 416 gebildet ist, und
zwar mit einer Größe, dass keine große Menge des Kühl- bzw. Kältemittels zu
dem zweiten Kühl- bzw. Kältemittelkanal 438 hin über den ersten Kühl- bzw.
Kältemittelkanal 437 hin umlaufen kann.
Hierbei ist in Fig. 7 die Strömung des Kühl- bzw. Kältemittels in dem Fall eines
Kühlbetriebs dargestellt. Das Kühl- bzw. Kältemittel strömt von dem Ventil
anschluss 433 aus in die erste Druckreduzierungseinrichtung 161 (Speicher
modul 400) ein, läuft um den Wärmefeststellungsabschnitt 411 herum, läuft
durch den inneren Wärmetauscher 130 (das Rohr 151) hindurch und erreicht
den Ventilabschnitt 412. Dann wird das Kühl- bzw. Kältemittel mittels des
Ventilabschnitts 412 dekomprimiert. Danach strömt das Kühl- bzw. Kältemittel
nach außerhalb der ersten Druckreduzierungseinrichtung 161 von dem Ventil
anschluss 431 aus.
In Fig. 8 ist die Strömung des Kühl- bzw. Kältemittels in dem Fall eines Heiz
betriebs dargestellt. Das Kühl- bzw. Kältemittel strömt von dem Ventilanschluss
431 aus in die erste Druckreduzierungseinrichtung 161 (das Speichermodul 400)
ein. Dann strömt das Kühl- bzw. Kältemittel nach außerhalb der ersten Druck
reduzierungseinrichtung 161 von dem Ventilanschluss 431 aus über den inneren
Wärmetauscher 150.
Als Nächstes wird die Charakteristik dieser Ausführungsform beschrieben.
Gemäß dieser Ausführungsform ist die erste Druckreduzierungseinrichtung 161
an dem Behälter 140 befestigt, und ist weiter der innere Wärmetauscher 150 in
dem Behälter 140 untergebracht, und sind der Behälter 140, die erste Druck
reduzierungseinrichtung 161 und der innere Wärmetauscher 150 zu einem
einzigen Körper zusammengefasst. Daher ist es möglich, Teile der Verbin
dungsleitung zum Verbinden der ersten Druckreduzierungseinrichtung 161 mit
dem inneren Wärmetauscher 150 wegzulassen.
Daher ist es möglich, die Anzahl der Teile einer Klimaanlage (Kältemaschine der
Gattung einer Wärmepumpe) herabzusetzen. Als eine Folge ist es möglich, die
für den Zusammenbau der Klimaanlage notwendige Zeit zu verkürzen. Entspre
chend ist es möglich, die Effizienz des Anbaus der Klimaanlage an einem
Fahrzeug zu verbessern, während die Herstellungskosten für die Klimaanlage
(Kältemaschine der Gattung einer Wärmepumpe) herabgesetzt sind.
Hierbei vibriert, wenn das Kühl- bzw. Kältemittel mittels der ersten Druckredu
zierungseinrichtung 161 (des Expansionsventils 161a) dekomprimiert wird, der
Ventilkörper 413, und besteht die Neigung, dass ein Geräusch (eine Vibration)
auftritt. Weil jedoch der Behälter 140, die erste Druckreduzierungseinrichtung
161 und der innere Wärmetauscher 150 zu einem einzigen Körper bei dieser
Ausführungsform zusammengefasste sind, ist die Masse des Vibrationssystems
der ersten Druckreduzierungseinrichtung 161 (des Expansionsventils 161a), die
den Behälter 140 und den inneren Wärmetauscher 150 aufweist, vergrößert.
Daher ist es sogar dann, denn der Ventilkörper 413 vibriert, schwierig, dass die
anderen Bereiche vibrieren. Entsprechend kann das Geräusch (die Vibration),
das erzeugt wird, wenn das Kühl- bzw. Kältemittel mittels der ersten Druckredu
zierungseinrichtung 161 (des Expansionsventils 161a) dekomprimiert wird,
herabgesetzt werden.
Weil die Anschlüsse 435, 436 mit dem inneren Wärmetauscher 150 über den
Kühl- bzw. Kältemittelkanal 145, der an der Behälterabdeckung 141 ausgebildet
ist, in Verbindung stehen, ist es möglich, die Kühl- bzw. Kältemittelleitung zur
Verbindung der ersten Druckreduzierungseinrichtung 161 mit den inneren
Wärmetauscher 150 wegzulassen. Entsprechend ist es weiter möglich, die
Anzahl der Teile der Klimaanlage (Kältemaschine der Gattung einer Wärme
pumpe) herabzusetzen, und ist es auch möglich, die für den Zusammenbau der
Klimaanlage notwendige Zeit zu verkürzen.
Hierbei weist die erste Druckreduzierungseinrichtung 161 (das Expansionsventil
161a) einen Ventilkörper 412 auf, der hin- und hergehende Bewegungen
ausführt. Daher ist, wie in Fig. 7 und 8 dargestellt ist, die Größe L des Bereichs
der ersten Druckreduzierungseinrichtung 161 (des Expansionsventils 161a), der
im Wesentlichen parallel zu der Längsrichtung des Ventilkörpers 412 verläuft,
größer als die Größe W (dargestellt in Fig. 7) des Bereichs der ersten Druck
reduzierungseinrichtung 161 (des Expansionsventils 161a), der im Wesentlichen
rechtwinklig zu der Längsrichtung des Ventilkörpers 412 verläuft.
Wenn andererseits die Ventilanschlüsse 431, 433 an dem Endbereich der ersten
Druckreduzierungseinrichtung 161 (des Expansionsventils 161a) in der Richtung
der Größe L vorgesehen sind, ist es möglich, den Strom des Kühl- bzw. Kälte
mittels in der ersten Druckreduzierungseinrichtung 161 (dem Expansionsventil
161a) geradlinig zu machen, dies bei einer makroskopischen Betrachtung. Daher
ist es möglich, den Strom des Kühl- bzw. Kältemittels glatt zu machen.
Entsprechend wird es, wie bei dieser Ausführungsform dargestellt ist, wenn die
Ventilanschlüsse 431, 433 zum Öffnen in einer Richtung (horizontalen Richtung)
in Wesentlichen rechtwinklig zu der Längsrichtung des Behälters 140 ausge
bildet sind, möglich zu verhindern, dass die Größe H (in Fig. 3A dargestellt) des
Speichermoduls 400 in der Richtung der Höhe zunimmt.
Hierbei läuft das in dem Behälter 140 von dem Kühl- bzw. Kältemitteleinlass
142a aus eingeführte Kühl- bzw. Kältemittel in dem Freiraum δ (dargestellt in Fig.
3) zwischen der Außenwand des inneren Wärmetauschers 150 und der Innen
wand des Behälters 140 um, und erreicht es die untere Seite des Behälters 140.
In diesem Fall nimmt, wenn der Abstand δ zu klein ist, der Druckverlust in dem
Behälter 140 zu, und nimmt die Effizienz der Klimaanlage (Kältemaschine der
Gattung einer Wärmepumpe) ab. Wenn andererseits der Abstand δ vergrößert
wird, wird die Kapazität des inneren Wärmetauschers herabgesetzt, und wird die
Effizienz (der Leistungskoeffizient) der Klimaanlage (Kältemaschine der Gattung
einer Wärmepumpe) herabgesetzt.
Entsprechend wird bei dieser Ausführungsform die Gesamtsumme des Quer
schnitts des Freiraums δ auf größer als die Fläche der Öffnung des Kühl- bzw.
Kältemitteleinlasses 142a vergrößert um zu verhindern, dass der Freiraum δ
übermäßig verkleinert wird, und wird die Kapazität des inneren Wärmetauschers
150 so sehr wie möglich vergrößert.
Hierbei ist die äquivalente Größe d1 des Außendurchmessers des inneren
Wärmetauschers 150 der Außendurchmesser eines Kreises, wenn der Quer
schnitt des inneren Wärmetauschers 150 zu einem Kreis umgewandelt wird, und
ist die äquivalente Größe d2 des Innendurchmessers des Behälters 150 der
Innendurchmesser eines Kreises, wenn der Querschnitts des Behälters 140 zu
einem Kreis umgewandelt wird. Hierbei sind die Querschnitte sowohl des
inneren Wärmetauschers 150 als auch des Behälters 140 bei dieser Ausfüh
rungsform kreisförmig. Daher ist der Außendurchmesser des inneren Wärme
tauschers 151 der gleiche wie die äquivalente Größe d1 des Außendurch
messers, und ist der Innendurchmesser des Behälters 140 der gleiche wie die
äquivalente Größe d2 des Innendurchmessers.
Bei der ersten Ausführungsform ist das flache Rohr 151 des inneren Wärme
tauschers 150 spiralförmig gewickelt. Wenn jedoch bei dieser Ausführungsform,
wie in Fig. 9 dargestellt ist, Platten 157, die zu einem vorbestimmten Profil im
Wege des Pressformens hergestellt sind, in der Dickenrichtung laminiert werden,
sind der hochdruckseitige Kühl- bzw. Kältemittelkanal 158, in dem das hoch
druckseitige Kühl- bzw. Kältemittel umläuft, und der niederdruckseitige Kühl-
bzw. Kältemittelkanal 159, in dem das niederdruckseitige Kühl- bzw. Kältemittel
umläuft, in der Laminierungsrichtung abwechselnd ausgebildet. Hierbei bezeich
net das Bezugszeichen 157a eine vorstehende Rippe, die durch Anheben eines
Bereichs der Platte 157 gebildet ist, um die Wärmeübertragungsfläche zu ver
größern.
In diesem Fall sind, wie in Fig. 10 dargestellt ist, bei Betrachtung in der Laminie
rungsrichtung die Richtung (der mit einer ausgezogene Linie in Fig. 10 darge
stellte Pfeil) der Strömung des hochdruckseitigen Kühl- bzw. Kältemittels und die
Richtung (der mit einer gestrichelten Linie in Fig. 10 dargestellte Pfeil) der
Strömung des niederdruckseitigen Kühl- bzw. Kältemittels einander entgegen
gesetzt, sodass die Strömung des hochdruckseitigen Kühl- bzw. Kältemittels und
die Strömung des niederdruckseitigen Kühl- bzw. Kältemittels eine Gegen
strömung bilden können.
Hierbei bezeichnen die Bezugszeichen 158a, 158b, 159a, 159b Sammelrohre,
die sich in der Laminierungsrichtung der Platten 157 erstrecken und eine
Verbindung mit den Kühl- bzw. Kältemittelkanälen 158, 159 herstellen. Das
Sammelrohr 158a steht mit einer Vielzahl von hochdruckseitigen Kühl- bzw.
Kältemittelkanälen 158 in Verbindung, um das Kühl- bzw. Kältemittel jedem
hochdruckseitigen Kühl- bzw. Kältemittelkanal 158 zuzuführen, und das Sam
melrohr 158b steht mit einer Vielzahl von hochdruckseitigen Kühl- bzw. Kälte
mittelkanälen 158 in Verbindung, um das von jedem hochdruckseitigen Kühl-
bzw. Kältemittelkanal 158 ausströmende Kühl- bzw. Kältemittel zu sammeln.
Das Sammelrohr 159a steht mit einer Vielzahl von niederdruckseitigen Kühl-
bzw. Kältemittelkanälen 159 in Verbindung, um das Kühl- bzw. Kältemittel jedem
niederdruckseitigen Kühl-, Kältemittelkanal 159 zuzuführen, und das Sammelrohr
159b steht mit einer Vielzahl von niederdruckseitigen Kühl- bzw. Kältemittel
kanälen 159 in Verbindung, um das von jedem niederdruckseitigen Kühl- bzw.
Kältemittelkanal 159 aus strömende Kühl- bzw. Kältemittel zu sammeln.
Bei der obigen Ausführungsform findet das Speichermodul der vorliegenden
Erfindung Anwendung bei einer Klimaanlage (Kältemaschine der Gattung einer
Wärmepumpe), die zwischen einem Kühlbetrieb und einem Heizbetrieb umge
schaltet werden kann, jedoch ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung
nicht auf die obige besondere Ausführungsform beschränkt ist. Es ist auch
möglich, die vorliegende Erfindung bei einer anderen Kältemaschine mit Dampf
kompression zu verwenden, beispielsweise bei einer Klimaanlage, die aus
schließlich für einen Kühlbetrieb verwendet wird, bei einer Klimaanlage, die aus
schließlich für einen Heizbetrieb verwendet wird, oder bei einer Heißwasser-
Versorgungseinrichtung, bei der ein Wärmepumpen-Betrieb durchgeführt wird.
Bei der Kühlmaschine der obigen Ausführungsform wird Kohlenstoffdioxid als
Kühl- bzw. Kältemittel verwendet, es ist jedoch zu beachten, dass die vorlie
gende Erfindung nicht auf die obige besondere Ausführungsform beschränkt ist.
Beispielsweise können Ethylen, Ethan oder Stickstoffoxid als Kühl- bzw. Kälte
mittel verwendet werden.
Bei der obigen Ausführungsform ist der Druck des Kohlenstoffdioxids als Kühl-
bzw. Kältemittel auf der Hochdruckseite nicht niedriger als der kritische Druck
des Kühl- bzw. Kältemittels. Es ist jedoch zu beachten, dass die vorliegende
Erfindung nicht auf die obige besondere Ausführungsform beschränkt ist. Es ist
möglich, die vorliegende Erfindung bei einer Kühlmaschine anzuwenden, bei der
Chlorfluorkohlenstoff als Kühl- bzw. Kältemittel verwendet wird und der Druck
des Kühl- bzw. Kältemittels auf der Hochdruckseite niedriger als der kritische
Druck des Kühl- bzw. Kältemittels ist.
Bei der obigen Ausführungsform findet die vorliegende Erfindung Anwendung bei
einem Fahrzeug mit einer Kraftstoffzelle zum Antrieb des Fahrzeugs, jedoch ist
zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die obige besondere
Ausführungsform beschränkt ist. Es ist möglich, die vorliegende Erfindung bei
einem Fahrzeug mit ausschließlich einem Verbrennungsmotor zum Antrieb des
Fahrzeugs zu verwenden. Es ist auch möglich, die vorliegende Erfindung bei
einem Hybridfahrzeug anzuwenden, bei dem ein Elektromotor und ein Verbren
nungsmotor zum Antrieb des Fahrzeugs miteinander kombiniert sind.
Zwar ist die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf besondere Ausfüh
rungsformen, die zum Zwecke der Erläuterung ausgewählt worden sind, be
schrieben worden, es ist jedoch ersichtlich, dass zahlreiche Modifikationen
hierzu durch den Fachmann durchgeführt werden können, ohne das Grundkon
zept und den Umfang der Erfindung zu verlassen.
Claims (5)
1. Speichermodul zur Anwendung bei einer Kühlmaschine mit Dampfkompres
sion, bei der dekomprimiertes Kühl- bzw. Kältemittel verdampft wird, um Wärme
zu absorbieren, und das so verdampfte Kühl- bzw. Kältemittel in einen Kompres
sor (110) eingesaugt und komprimiert wird, umfassend:
einen Speicher (140) zum Aufteilen des Kühl- bzw. Kältemittels in gasförmiges Kühl- bzw. Kältemittel und in flüssiges Kühl- bzw. Kältemittel und zum dortigen Speichern des überschüssigen Kühl- bzw. Kältemittels, wobei das so abgeschie dene gasförmige Kühl- bzw. Kältemittel von dem Speicherbehälter (140) aus an der Ansaugseite des Kompressors (110) ausströmt;
eine Druckreduzierungseinrichtung (161a) zum Dekomprimieren des Kühl- bzw. Kältemittels an der Hochdruckseite, das mittels des Kompressors (110) kompri miert und danach gekühlt worden ist; und
einen inneren Wärmetauscher (150) zur Durchführung eines Wärmeaustauschs an dem Kühl- bzw. Kältemittel an der Niederdruckseite, das mittels der Druck reduzierungseinrichtung (161a) dekomprimiert worden ist, bevor es in den Kompressor (110) eingesaugt wird, wobei die Druckreduzierungseinrichtung (161a) an dem Speicherbehälter (140) befestigt ist und der innere Wärme tauscher (150) in dem Speicherbehälter (140) untergebracht ist.
einen Speicher (140) zum Aufteilen des Kühl- bzw. Kältemittels in gasförmiges Kühl- bzw. Kältemittel und in flüssiges Kühl- bzw. Kältemittel und zum dortigen Speichern des überschüssigen Kühl- bzw. Kältemittels, wobei das so abgeschie dene gasförmige Kühl- bzw. Kältemittel von dem Speicherbehälter (140) aus an der Ansaugseite des Kompressors (110) ausströmt;
eine Druckreduzierungseinrichtung (161a) zum Dekomprimieren des Kühl- bzw. Kältemittels an der Hochdruckseite, das mittels des Kompressors (110) kompri miert und danach gekühlt worden ist; und
einen inneren Wärmetauscher (150) zur Durchführung eines Wärmeaustauschs an dem Kühl- bzw. Kältemittel an der Niederdruckseite, das mittels der Druck reduzierungseinrichtung (161a) dekomprimiert worden ist, bevor es in den Kompressor (110) eingesaugt wird, wobei die Druckreduzierungseinrichtung (161a) an dem Speicherbehälter (140) befestigt ist und der innere Wärme tauscher (150) in dem Speicherbehälter (140) untergebracht ist.
2. Speichermodul nach Anspruch 1, wobei eine Behälterabdeckung (141) zum
Schließen der oberen Stirnseite des Speichers (140) einen Kühl- bzw. Kälte
mittelkanal (145) zum Verbinden der Druckreduzierungseinrichtung (161a) an
der Seite des inneren Wärmetauschers mit dem inneren Wärmetauscher (150)
aufweist.
3. Speichermodul nach Anspruch 2, wobei die Gesamtsumme des Quer
schnitts eines Spalts, der zwischen dem Speicherbehälter (140) und dem
inneren Wärmetauscher (150) gebildet ist, nicht kleiner als die Fläche der
Öffnung eines Kühl- bzw. Kältemitteleinlasses (142a) ist.
4. Speichermodul nach Anspruch 1, wobei
die Druckreduzierungseinrichtung (161a) an der oberen Stirnseite des Speicher behälters (140) befestigt ist, der zu einer zylindrischen Gestalt ausgebildet ist,
die Druckreduzierungseinrichtung (161a) einen Kühl- bzw. Kältemittelanschluss (435, 436) an der Seite des inneren Wärmetauschers, der mit dem inneren Wärmetauscher (150) in Verbindung steht, und einen Kühl- bzw. Kältemittel anschluss (431, 433) aufweist, in den das Kühl- bzw. Kältemittel vor oder nach der Dekomprimierung mittels der Druckreduzierungseinrichtung (161a) einströmt.
die Druckreduzierungseinrichtung (161a) an der oberen Stirnseite des Speicher behälters (140) befestigt ist, der zu einer zylindrischen Gestalt ausgebildet ist,
die Druckreduzierungseinrichtung (161a) einen Kühl- bzw. Kältemittelanschluss (435, 436) an der Seite des inneren Wärmetauschers, der mit dem inneren Wärmetauscher (150) in Verbindung steht, und einen Kühl- bzw. Kältemittel anschluss (431, 433) aufweist, in den das Kühl- bzw. Kältemittel vor oder nach der Dekomprimierung mittels der Druckreduzierungseinrichtung (161a) einströmt.
5. Speichermodul nach Anspruch 1, wobei der Öffnungsabschnitt (154), in den
das niederdruckseitige Kühl- bzw. Kältemittel einströmt, und der Öffnungs
abschnitt (156), von dem aus das niederdruckseitige Kühl- bzw. Kältemittel
ausströmt, an der oberen Fläche des Speicherbehälters (140) unter der Bedin
gung ausgebildet sind, dass die Druckreduzierungseinrichtung (161a) an dem
oberen Bereich des Speicherbehälters (140) angebracht ist.
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