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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlkreisvorrichtung für eine Fahrzeugnutzung,
die eine Heißgas-Heizerfunktion
zeigen kann, wenn ein Verdampfapparat als Heizkörper zum Abstrahlen von Wärme von
einem gasförmigen
Kältemittel
durch direktes Einleiten des gasförmigen Kältemittels (heißes Gas),
welches von einem Kompressor beim Heizen ausgegeben worden ist,
in den Verdampfapparat, während
das gasförmige
Kältemittel
an einem Kondensator vorbei strömt,
verwendet wird.
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2. Beschreibung anderer
Bauformen
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In
einer herkömmlichen
Klimaanlage für
eine Fahrzeugnutzung wird, wenn eine Temperatur eines heißen Wassers
(Motorkühlmittel),
welches eine Wärmequelle
beim Heizen im Winter ist, niedrig ist, eine Temperatur einer in
eine Fahrgastzelle geblasenen Luft so erniedrigt, dass es unmöglich wird,
eine notwendige Heizleistung unter Verwendung der Klimaanlage zu
erzielen.
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Um
diese Unzulänglichkeit
zu überwinden, wurden
herkömmlicherweise
verschiedene Kühlkreisvorrichtungen
vorgeschlagen, die eine Heizfunktion durch Umleiten eines heißen Gases
zeigen können.
Wie in 7 dargestellt,
ist diese herkömmliche Vorrichtung
wie folgt aufgebaut. Auf der Ausgabeseite des Kompressors 10 ist
das Heißgas-Bypassrohr 15 vorgesehen,
welches den Kondensator 14 umgeht, der ein auf der Hochdruckseite
angeordneter Kühler
ist und direkt mit der Eintrittsseite des Verdampfapparats 5 verbunden
ist. Die Dekompressionsvorrichtung 13c zum Heizen ist in
diesem Heißgas-Bypassrohr 15 vorgesehen.
Ferner ist das elektromagnetische Ventil 13a zum Kühlen, um
den Kältemittelkanal
zu dem Kondensator 14 zu öffnen und zu schließen, vorgesehen
und es ist das elektromagnetische Ventil 13b zum Heizen,
um das Heißgas-Bypassrohr 15 zu öffnen und
zu schließen,
vorgesehen.
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In
der Klimaeinheit ist der Heißwasser-Heizerkern 6 zum
Heizen auf der stromabwärtigen
Seite des Verdampfapparats 5 angeordnet. Beim Heizen im
Winter, wenn die Temperatur des in dem Heizkern 6 zum Heizen
zirkulierenden heißen
Wassers niedriger als eine vorbestimmte Temperatur ist, d.h. wenn der
Fahrzeugmotor 30 startet und warmläuft, ist das elektromagnetische
Ventil 13a zum Kühlen
geschlossen und das elektromagnetische Ventil 13b zum Heizen
ist geöffnet.
Dann wird das gasförmige
Kältemittel
bei hoher Temperatur (heißes
Gas), welches gerade aus dem Kompressor 10 ausgegeben worden
ist, in das Heißgas-Bypassrohr 15 geleitet.
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Nachdem
dieses heiße
Gas durch die Dekompressionsvorrichtung 13c zum Heizen
dekomprimiert worden ist, wird es direkt in den Verdampfapparat 5 eingeleitet,
sodass Wärme
von dem gasförmigen
Kältemittel
durch den Verdampfapparat 5 in die klimatisierte Luft abgestrahlt
werden kann. Auf diese Weise kann die Heizfunktion gezeigt werden.
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Das
Auffanggefäß 31 ist
auf der stromabwärtigen
Seite des Kondensators 14 angeordnet. In diesem Auffanggefäß 31 werden
in dem Kältemittel
(gesättigtes
Kältemittel,
das teilweise gasförmiges
Kältemittel
enthält),
das durch den Kondensator 14 gelaufen ist, enthaltenes
Gas und Flüssigkeit
voneinander getrennt und das überschüssige Kältemittel
wird gespeichert. Beim durch heißes Gas ausgeführten Heizen
wird das aus dem Kompressor 10 ausgegebene gasförmige Kältemittel
(heißes
Gas) bei hoher Temperatur über
das Heißgas-Bypassrohr 15 direkt
in den Verdampfapparat 5 eingeleitet. Deshalb ist der Speicher 22 (Gas-
und Flüssigkeits-Trennvorrichtung auf
der Niederdruckseite) zum Trennen von Gas und Flüssigkeit, die in dem Kältemittel
enthalten sind, zwischen dem Auslass des Verdampfapparats 5 und
der Saugseite des Kompressors 10 angeordnet, und das in
diesem Speicher 22 getrennte gasförmige Kältemittel wird in den Kompressor 10 gesaugt.
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In
diesem Zusammenhang sind in 7 der Kompressor 10,
der Kondensator 14, das Auffanggefäß 31, der Speicher 22,
usw., welche die Kühlkreisvorrichtung
bilden, auf der Seite des Motorraums 1 angeordnet, in dem
der Fahrzeugmotor 30 montiert ist. Andererseits sind das
Wärmeexpansionsventil 17,
welches eine Dekompressionsvorrichtung der Kühlkreisvorrichtung bildet,
und der Verdampfapparat 5 in der Fahrgastzelle 2 angeordnet.
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In
diesem Zusammenhang ist in dem Kühlkreis
der obigen herkömmlichen
Vorrichtung das als eine Gas- und Flüssigkeits-Trennvorrichtung
funktionierende Auffanggefäß 31 auf
der stromabwärtigen Seite
des Kondensators 14 angeordnet. Das Auffanggefäß 31 ist
basierend auf einem so genannten Auffanggefäßkreis vorgesehen. Im Auffanggefäßkreis wird,
um eine Strömungsrate
des Kältemittels gemäß der dem
Verdampfapparat 5 beim Kühlen gegebenen Heizlast einzustellen,
das Wärmeexpansionsventil 17 zum
Einstellen der Strömungsrate
des Kältemittels
gemäß dem Überhitzungsgrad
des Kältemittels
am Auslass des Verdampfapparats 5 als eine Dekompressionsvorrichtung
zum Kühlen
verwendet.
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Dieses
Wärmeexpansionsventil 17 ist
aus den folgenden Gründen
in der Fahrgastzelle angeordnet.
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Zuerst
ist es für
das Wärmeexpansionsventil 17 unmöglich, wenn
das Wärmeexpansionsventil 17 im
Motorraum 1 angeordnet ist, den Überhitzungsgrad des Kältemittels
am Auslass des Verdampfapparats richtig zu steuern, weil das Wärmeexpansionsventil 17 durch
die Wärme
in dem Motorraum 1 beeinflusst wird. Insbesondere ist das
Wärmeexpansionsventil 17 mit
einem Temperaturerfassungsmechanismus, der ein Mechanismus zum Erfassen
der Temperatur des Kältemittels
am Auslass des Verdampfapparats und Umwandeln davon in eine Druckänderung
ist, zum Steuern des Überhitzungsgrades
des Kältemittels
versehen. Falls jedoch das Wärmeexpansionsventil 17 im
Motorraum 1 angeordnet ist, wird der Temperaturerfassungsmechanismus des
Wärmeexpansionsventils
durch die Strahlungswärme
des Motors und heiße
Luft im Motorraum 1 beeinflusst. Deshalb wird es unmöglich, die
Temperatur des Kältemittels
am Auslass des Verdampfapparats genau zu erfassen. Als Ergebnis
wird es unmöglich,
den Überhitzungsgrad
des Kältemittels
am Auslass des Verdampfapparats richtig zu steuern.
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Zweitens
absorbiert das Zweiphasen-Kältemittel
bei niedriger Temperatur auf der Niederdruckseite, welches durch
den Drosselkanal in dem Wärmeexpansionsventil 17 dekomprimiert
worden ist, falls das Wärmeexpansionsventil 17 im
Motorraum 1 angeordnet ist, Wärme aus dem Motorraum 1,
und die Kühlleistung
des Verdampfapparats 5 wird verschlechtert.
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Aus
dem obigen ersten und zweiten Grund ist das die Dekompressionsvorrichtung
zum Kühlen bildende
Wärmeexpansionsventil 17 in
der Fahrgastzelle 2 angeordnet, sodass die durch die Wärme im Motorraum 1 verursachten
Probleme vermieden werden können.
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Wenn
jedoch das die Dekompressionsvorrichtung zum Kühlen bildende Wärmeexpansionsventil 17 in
der Fahrgastzelle 2 angeordnet ist, wird die Länge des
Heißgas-Bypassrohres 15 stark
verlängert.
Der Grund kann wie folgt beschrieben werden. Die Vorrichtungen auf
der Hochdruckseite des Kreises, wie beispielsweise der Kompressor 10,
der Kondensator 14 und das Auffanggefäß 31, sind im Motorraum 1 angeordnet.
Insbesondere ist der Kondensator 14 in dem vorderen Teil
des Motorraums 1 angeordnet, sodass eine Kühlluft zu
dem Kondensator strömen
kann. Da der Gummischlauch 12 zum Aufnehmen von Vibrationen
direkt hinter der Ausgabeöffnung
des Kompressors 10 vorgesehen ist, ist der Einlassabschnitt
(Einlassabschnitt des elektromagnetischen Ventils 13b zum
Heizen) des Heißgas-Bypassrohres 15 nahe
dem Kondensator 14 angeordnet, d.h. der Einlassabschnitt
des Heißgas-Bypassrohres 15 ist
in dem vorderen Teil des Motorraums 1 angeordnet. Die Auslassseite
des Heißgas-Bypassrohres 15 muss
direkt mit der Einlassseite des Verdampfapparats 5 verbunden
sein, während sie
das Wärmeexpansionsventil 17 umgeht.
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Als
Ergebnis ist das Heißgas-Bypassrohr 15 von
dem vorderen Teil des Motorraums 1 zu der Einlassseite
des Verdampfapparats 5 in der Fahrgastzelle 2 angeordnet,
d.h. das Heißgas-Bypassrohr 15 wird
sehr lang. Demgemäß wird,
wenn dieses lange Heißgas-Bypassrohr 15 in
dem begrenzten Motorraum 1 angeordnet ist, das Verlegen
des Kältemittelrohres
kompliziert, was die Herstellungskosten erhöht. Ferner wird es schwierig,
den Raum für
die Rohrleitung zu gewährleisten.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der obigen Punkte gemacht.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Montageeigenschaft
einer Kühlkreisvorrichtung
für eine
Fahrzeugnutzung, bei der eine Heizfunktion durch den Heißgas-Heizerkreis gezeigt
wird, an einem Fahrzeug durch Vereinfachen einer Anordnung des Verlegens des
Kreisrohres zu verbessern.
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Um
die obige Aufgabe zu lösen
ist gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Kühlkreisvorrichtung für eine Fahrzeugnutzung
vorgesehen, die zwischen einem Kühlkreis
(C) zum Kühlen
und einem Heißgas-Heizerkreis
(H) wechseln kann,
bei der eine Dekompressionsvorrichtung zum
Kühlen ein
Wärmeexpansionsventil
(17) ist, mit einem Drosselkanal (45) zum Dekomprimieren
und Dehnen des Hochdruck-Kältemittels;
einer ersten Druckkammer (56), deren Druck sich entsprechend
einer Temperatur des Auslass-Kältemittels
des Verdampfapparats (5) ändert; einer zweiten Druckkammer
(57), in welche der Kältemitteldruck
des Verdampfapparats (5) eingeleitet wird; einer Federplatte
(52), die durch einen Druckunterschied zwischen der ersten
Druckkammer (56) und der zweiten Druckkammer (57)
verschoben wird; und einem Ventilkörper (43) zum Einstellen
des Öffnungsgrades
des Drosselkanals (45) entsprechend einer Verschiebung
der Federplatte (52), wobei
der Verdampfapparat (5)
in einer Fahrgastzelle (2) angeordnet ist, und der Kompressor
(10), der Hochdruck-Kühler
(14) und das Wärmeexpansionsventil (17)
in einem Motorraum (1) angeordnet sind,
eine Auslassseite
des Drosselkanals (45) mit einer Einlassseite des Verdampfapparats
(5) verbunden ist, ein Auslassabschnitt des Heißgas-Bypassrohres (15)
mit einer Auslassseite des Drosselkanals (45) im Motorraum
(1) verbunden ist, und wenigstens ein Teil des Wärmeexpansionsventils
(17) in der Umgebung der ersten Druckkammer (56)
mit einem Wärmeisolationsmaterial
(24) umhüllt
ist.
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Durch
die vorliegende Erfindung ist es möglich, das gesamte Heißgas-Bypassrohr
(15) im Motorraum (1) anzuordnen. Demgemäß ist es
anders als bei dem in 7 gezeigten
Stand der Technik unnötig,
das Heißgas-Bypassrohr
(15) von der Ausgabeseite des Kompressors (10)
im Motorraum (1) bis zum Innern der Fahrgastzelle (2)
anzuordnen. Deshalb wird es möglich,
die Länge
des Heißgas-Bypassrohres
(15) zu reduzieren. Aus den obigen Gründen kann die Anordnung des
Kreiskältemittelrohres vereinfacht
werden, und die Montageeigenschaft der Kühlkreisvorrichtung an einem
Fahrzeug kann verbessert werden.
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Gemäß dem in 7 dargestellten Stand der
Technik ist es notwendig, dass drei Kältemittelrohre einschließlich des
Heißgas-Bypassrohres
(15) durch die Fahrzeugtrennwand (3) geführt werden. Gemäß dem ersten
Aspekt der vorliegenden Erfindung kann jedoch die Anzahl der die
Fahrzeugtrennwand (3), die zwischen dem Motorraum (1)
und der Fahrgastzelle (2) vorgesehen ist, durchdringenden Kältemittelrohre
nur zwei sein. Die die Fahrzeugtrennwand (3) durchdringenden
Kältemittelrohre
sind Rohre (20, 21), die auf der Einlassseite
und der Auslassseite des Verdampfapparats (5) angeordnet
sind. Deshalb kann unabhängig
von der Existenz des Heißgas-Heizermechanismus
die Anzahl der an der Fahrzeugtrennwand (3) ausgebildeten
Durchgangslöcher
für die
Kältemittelrohre
vorteilhafterweise auf zwei standardisiert werden.
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Wenn
dagegen das Wärmeexpansionsventil (17)
im Motorraum (1) angeordnet ist, können Probleme entstehen, wenn
das Wärmeexpansionsventil (17)
durch im Motorraum (1) erzeugte Wärme beeinflusst wird. Gemäß dem ersten
Aspekt der vorliegenden Erfindung können jedoch die Probleme wie
folgt gelöst
werden. Wenigstens ein Umfangsteil der ersten Druckkammer (56),
die die Temperaturerfassungsdruckkammer bildet, ist mit dem Wärmeisolationsmaterial
(24) umhüllt.
Deshalb kann der Umfangsteil der ersten Druckkammer (56)
von der Hochtemperaturumgebung im Motorraum (1) wärmeisoliert
sein.
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Demgemäß kann,
selbst wenn das Wärmeexpansionsventil
(17) im Motorraum (1) angeordnet ist, eine Erhöhung des
Drucks in der ersten Druckkammer (56) durch den Einfluss
von Wärme
im Motorraum (1) verhindert werden, und der Druck in der ersten
Druckkammer (56) kann entsprechend der Temperatur des Kältemittels
am Auslass des Verdampfapparats richtig verändert werden. Deshalb kann
die Funktion des Steuerns des Überhitzungsgrades
des Kältemittels
am Auslass des Verdampfapparats, was die eigentliche Aufgabe des
Wärmeexpansionsventils
(17) ist, ausgezeichnet realisiert werden.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Teil des Rohres
(20) zum Verbinden der Auslassseite des Drosselkanals (45)
mit der Einlassseite des Verdampfapparats (5), welcher Teil
im Motorraum (1) angeordnet ist, mit einem Wärmeisolationsmaterial
(25) umhüllt.
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In
diesem Zusammenhang ist, wenn das Wärmeexpansionsventil (17)
im Motorraum (1) angeordnet ist, ein Teil des einlassseitigen
Rohres (20) des Verdampfapparats (5) notwendigerweise
im Motorraum (1) angeordnet. Demgemäß kann das Gas/Flüssigkeit-Zweiphasen-Kältemittel
bei niedriger Temperatur und niedrigem Druck in dem einlassseitigen
Rohr (20) des Verdampfapparats (5) Wärme aus dem
Motorraum (1) aufnehmen, und die Kühlleistung kann verschlechtert
werden. Gemäß dem zweiten Aspekt
der vorliegenden Erfindung ist jedoch das einlassseitige Rohr (20)
mit dem Wärmeisolationsmaterial
(25) umhüllt,
und das einlassseitige Rohr (20) kann von der Umgebung
hoher Temperatur im Motorraum (1) wärmeisoliert sein. Deshalb ist
es möglich, ein
Absorbieren von Wärme
aus dem Motorraum (1) durch das Gas/Flüssigkeit-Zweiphasen-Kältemittel bei
niedriger Temperatur und niedrigem Druck in dem einlassseitigen
Rohr (20) zu verhindern, und eine Verschlechterung der
Kühlleistung
kann unterdrückt werden.
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Gemäß einem
dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung können das Rohr (20)
zum Verbinden der Auslassseite des Drosselkanals (45) mit
der Einlassseite des Verdampfapparats (5) und das auslassseitige
Rohr (21) des Verdampfapparats (20) miteinander
in Kontakt gebracht werden, sodass ein Teil des Rohres (20)
zum Verbinden der Auslassseite des Drosselkanals (45) mit
der Einlassseite des Verdampfapparats (5), welcher Teil
im Motorraum (1) angeordnet ist, durch ein Teil des auslassseitigen
Rohres (21) des Verdampfapparats (5), welcher
Teil im Motorraum (1) angeordnet ist, verdeckt sein kann.
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In
diesem Zusammenhang wird das auslassseitige Rohr (21) des
Verdampfapparats (5) in dem Zustand einer ausreichend niedrigen
Temperatur im Vergleich zu der Umgebung hoher Temperatur im Motorraum
(1) gehalten. Deshalb wird gemäß dem dritten Aspekt diesem
auslassseitigen Rohr (21) des Verdampfapparats (5)
Aufmerksamkeit geschenkt, und sowohl das einlassseitige Rohr (20)
des Verdampfapparats als auch das auslassseitige Rohr (21) des
Verdampfapparats sind miteinander in Kontakt, sodass ein Teil des
einlassseitigen Rohres (20), das im Motorraum angeordnet
ist, mit dem auslassseitigen Rohr (21) des Verdampfapparats
verdeckt sein kann. Deshalb kann, selbst wenn ein Teil des einlassseitigen
Rohres des Verdampfapparats im Motorraum (1) angeordnet
ist, es in dem Zustand einer relativ niedrigen Temperatur gehalten
werden, indem es mit dem auslassseitigen Rohr (21) des
Verdampfapparats verdeckt ist.
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Deshalb
ist es möglich,
zu verhindern, dass das Gas/Flüssigkeit-Zweiphasen-Kältemittel
bei niedriger Temperatur und niedrigem Druck in dem einlassseitigen
Rohr (20) Wärme
aus dem Motorraum (1) aufnimmt, und eine Verschlechterung
der Kühlleistung
kann unterdrückt
werden.
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Gemäß einem
vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung können ein Teil des Rohres (20)
zum Verbinden der Auslassseite des Drosselkanals (45) mit
der Einlassseite des Verdampfapparats (5), welcher Teil
im Motorraum (1) angeordnet ist, und ein Teil des auslassseitigen
Rohres (21) des Verdampfapparats (5), welcher
Teil im Motorraum (1) angeordnet ist, aus einer Doppelrohrkonstruktion
aufgebaut sein, das Rohr (20) auf der Einlassseite des
Verdampfapparats kann aus einem Innenrohr der Doppelrohrkonstruktion
gebildet sein, und das auslassseitige Rohr (21) des Verdampfapparats
kann aus einem Außenrohr
der Doppelrohrkonstruktion gebildet sein.
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Durch
die obige Konstruktion kann das auslassseitige Rohr (21)
des Verdampfapparats, das ein Außenrohr der Doppelrohrkonstruktion
bildet, das einlassseitige Rohr (20) des Verdampfapparats,
das ein Innenrohr der Doppelrohrkonstruktion bildet, umhüllen. Deshalb
kann, selbst wenn ein Teil des einlassseitigen Rohres (20)
des Verdampfapparats im Motorraum (1) angeordnet ist, es
in dem Zustand einer relativ niedrigen Temperatur gehalten werden,
indem es mit dem auslassseitigen Rohr (21) des Verdampfapparats
umhüllt
ist. Deshalb ist es möglich,
zu verhindern, dass das Gas/Flüssigkeit-Zweiphasen-Kältemittel
niedriger Temperatur und niedrigen Drucks in dem einlassseitigen
Rohr (20) Wärme
aus dem Motorraum (1) aufnimmt, und eine Verschlechterung
der Kühlleistung
kann unterdrückt
werden.
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Gemäß einem
fünften
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verbindungsabschnitt (18)
in dem Wärmeexpansionsventil
(17) an der Auslassseite des Drosselkanals (45)
vorgesehen, ein Kältemittelkanal
(18a) zum Verbinden der Auslassseite des Drosselkanals
(45) mit der Einlassseite des Verdampfapparats (5)
ist in dem Verbindungsabschnitt (18) ausgebildet, und ein
Auslassabschnitt des Heißgas-Bypassrohres (15)
ist mit dem Kältemittelkanal (18a)
verbunden.
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Gemäß einem
sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Kühlkreisvorrichtung
für eine
Fahrzeugnutzung vorgesehen, die zwischen einem Kühlkreis (C) zum Kühlen und
einem Heißgas-Heizerkreis
(H) wechseln kann,
bei der eine Dekompressionsvorrichtung zum
Kühlen ein
Wärmeexpansionsventil
(17) ist, mit einem Drosselkanal (45) zum Dekomprimieren
und Dehnen des Hochdruck- Kältemittels;
einer ersten Druckkammer (56), deren Druck sich entsprechend
einer Temperatur des Auslass-Kältemittels
des Verdampfapparats (5) ändert; einer zweiten Druckkammer
(57), in die der Kältemitteldruck
des Verdampfapparats (5) eingeleitet wird; einer Federplatte
(52), die durch einen Druckunterschied zwischen der ersten
Druckkammer (56) und der zweiten Druckkammer (57)
verschoben wird; und einem Ventilkörper (43) zum Einstellen
des Öffnungsgrades
des Drosselkanals (45) entsprechend einer Verschiebung
der Federplatte (52), wobei
der Verdampfapparat (5)
in einer Fahrgastzelle 12) angeordnet ist, und der Kompressor
(10), der Hochdruck-Kühler
(14) und das Wärmeexpansionsventil (17)
in einem Motorraum (1) angeordnet sind, und
eine Auslassseite
des Drosselkanals (45) mit einer Einlassseite des Verdampfapparats
(5) verbunden ist, ein Auslassabschnitte des Heißgas-Bypassrohres
(15) mit einer Auslassseite des Drosselkanals (45)
im Motorraum (1) verbunden ist.
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Durch
die obige Konstruktion kann das gesamte Heißgas-Bypassrohr (15)
im Motorraum (1) angeordnet sein. Demgemäß kann in
der gleichen Weise wie bei dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung
die Länge
des Heißgas-Bypassrohres
(15) reduziert werden und die Rohrleitungsanordnung des Kreiskältemittelrohres
kann vereinfacht werden. Demgemäß kann die
Montageeigenschaft der Kühlkreisvorrichtung
an einem Fahrzeug verbessert werden.
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Die
Anzahl der die Fahrzeugtrennwand (3), die zwischen dem
Motorraum (1) und der Fahrgastzelle (2) vorgesehen
ist, durchdringenden Kältemittelrohre
kann nur zwei sein. Dies sind die Niederdruckrohre (20, 21),
die auf der Einlassseite und der Auslassseite des Verdampfapparats
(5) vorgesehen sind.
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Gemäß einem
siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verbindungsabschnitt
(18) in dem Wärmeexpansionsventil
(17) auf der Auslassseite des Drosselkanals (45)
vorgesehen, ein Kältemittelkanal
(18a) zum Verbinden der Auslassseite des Drosselkanals
(45) mit der Einlassseite des Verdampfapparats (5)
ist in dem Verbindungsabschnitt (18) ausgebildet, und ein
Auslassabschnitt des Heißgas-Bypassrohres (15)
ist mit dem Kältemittelkanal (18a)
verbunden.
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Übrigens
sollen die Bezugsziffern in Klammern zum Bezeichnen der obigen Einrichtungen
die Beziehung zu den speziellen Einrichtungen zeigen, die später in einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben sind.
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Die
Erfindung wird aus der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der
Erfindung zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen besser verständlich.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Darin
zeigen:
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1 eine Perspektivansicht
eines Entwurfs des Montagezustands einer Kühlkreisvorrichtung des ersten
Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung an einem Fahrzeug;
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2 eine Anordnungsdarstellung
des Kühlkreises
mit einer Schnittanordnungsdarstellung des Expansionsventils des
ersten Ausführungsbeispiels;
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3 eine Schnittansicht eines
Entwurfs der inneren Klimaeinheit des ersten Ausführungsbeispiels;
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4 eine Anordnungsdarstellung
des Kältemittelrohres,
das zwischen dem Expansionsventil und dem Verdampfapparat vorgesehen
ist, im ersten Ausführungsbeispiel;
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5A eine Anordnungsdarstellung
des Kältemittelrohres,
das zwischen dem Expansionsventil und dem Verdampfapparat vorgesehen
ist, in einem zweiten Ausführungsbeispiel;
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5B eine Schnittansicht entlang
einer Linie X-X in 5A;
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6A eine Anordnungsdarstellung
des Kältemittelrohres,
das zwischen dem Expansionsventil und dem Verdampfapparat vorgesehen
ist, in einem dritten Ausführungsbeispiel;
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6B eine Schnittansicht entlang
einer Linie X-X in 6A;
und
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7 eine Anordnungsdarstellung
eines Entwurfs des Kühlkreises
für eine
Fahrzeugnutzung des Standes der Technik.
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BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
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Zuerst
wird nachfolgend das erste Ausführungsbeispiel
erläutert. 1 ist eine Perspektivansicht
eines Entwurfs des Montagezustandes einer Kühlkreisvorrichtung des ersten
Ausführungsbeispiels
an einem Fahrzeug, und 2 ist
eine Anordnungsdarstellung des Kühlkreises
der Kühlkreisvorrichtung
für eine
Fahrzeugnutzung des ersten Ausführungsbeispiels,
wobei in dieser Darstellung eine spezielle Konstruktion des Wärmeexpansionsventils beispielhaft
gezeigt ist.
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In
einem Fahrzeug, bei dem das erste Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung angewendet ist, sind der Motorraum 1, der an
der Vorderseite des Fahrzeugs angeordnet ist, und die Fahrgastzelle 2,
die an der Rückseite
des Fahrzeugs angeordnet ist, voneinander durch die Fahrzeugtrennwand
(Feuerschutzwand) 3 getrennt. In der Nähe des vorderen Teils der Fahrgastzelle 2,
mit anderen Worten in dem Seitenabschnitt direkt hinter der Fahrzeugtrennwand 3,
ist die innere Klimaeinheit 4 für die Klimaanlage für eine Fahrzeugnutzung
angeordnet. In der inneren Klimaeinheit 4 ist der Verdampfapparat 5 der
Kühlkreisvorrichtung
angeordnet. Dieser Verdampfapparat 5 funktioniert in der
Zeit des Kühlmodus
als ein Kühler
und funktioniert in der Zeit des Heizmodus auch als ein Heizkörper.
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3 ist eine Darstellung eines
Entwurfs der inneren Klimaeinheit 4. Diese innere Klimaeinheit 4 enthält ein Gehäuse 4a,
das einen Kanal bildet, in dem Luft in die Fahrgastzelle 2 strömt. In diesem
Gehäuse 4a ist
der einen Wärmetauscher
zum Heizen bildende Heizerkern 6 an der stromabwärtigen Seite des
Luftstroms des Verdampfapparats 5 angeordnet. Dieser Heizerkern 6 heizt
die Luft durch heißes
Wasser (Motorkühlmittel),
das von einem im Motorraum 1 angeordneten Fahrzeugmotor
(nicht dargestellt) zugeführt
wird.
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Diese
innere Klimaeinheit 4 wird wie folgt betrieben. Die innere
Klimaeinheit 4 bläst
die Außenluft (Luft
außerhalb
der Fahrgastzelle) oder die Innenluft (Luft innerhalb der Fahrgastzelle),
die wechselweise durch die Innenluft/Außenluft-Wechselklappe 7 eingeleitet
wird, durch den elektrischen Zentrifugallüfter 8 zu der Seite
des Verdampf apparats 5. Nachdem die so geblasene Luft durch
den Verdampfapparat 5 und den Heizerkern 6 geströmt ist,
wird sie aus einem des Gesichtsöffnungsabschnitts,
des Fußöffnungsabschnitts
und des Entfrosteröffnungsabschnitts,
die in der Zeichnung nicht gezeigt sind, in die Fahrgastzelle ausgeblasen.
Alternativ wird die so geblasene Luft aus mehreren des Gesichtsöffnungsabschnitts,
des Fußöffnungsabschnitts
und des Entfrosteröffnungsabschnitts
in die Fahrgastzelle ausgeblasen. Die Temperatur der in die Fahrgastzelle
ausgeblasenen Luft wird durch eine wohlbekannte Luftmischklappe 9 eingestellt.
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Vorrichtungen
außer
dem Verdampfapparat 5 der für eine Fahrzeug-Klimaanlage
verwendeten Kühlkreisvorrichtung,
d.h. der Kompressor 1, das Schaltventil 13, der
Kondensator 14, das Wärmeexpansionsventil 17 und
der Speicher 22, sind im Motorraum 1 angeordnet.
Der Kompressor wird durch einen nicht dargestellten Fahrzeugmotor,
der im Motorraum 1 angeordnet ist, über die elektromagnetische Kupplung 11 angetrieben
und gedreht.
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Die
Ausgabeseite des Kompressors 10 ist mit der Schaltventilvorrichtung 13 über den
Gummischlauch 12 verbunden. Wie in 2 dargestellt, enthält diese Schaltventilvorrichtung 13 ein
Ventil 13a zum Kühlen,
das in dem Einlasskanal des Kondensators 14 angeordnet
ist; und ein Ventil 13b zum Heizen, das in dem Einlassabschnitt
des Heißgas-Bypassrohres 15 angeordnet
ist. Deshalb verteilt diese Schaltventilvorrichtung 13 das
Kältemittel,
das aus dem Kompressor ausgegeben worden ist, zwischen der Einlassseite
des Kondensators 14 und der Einlassseite des Heißgas-Bypassrohres 15.
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Die
Schaltventilvorrichtung 13 enthält einen nicht dargestellten
elektromagnetischen Mechanismus. Durch das Signal des Ein- und Ausschaltens dieses
elektromagnetischen Mechanismus können das Ventil 13a zum
Kühlen
und das Ventil 13b zum Heizen elektrisch gesteuert werden,
um geöffnet oder
geschlossen zu werden. An der Auslassseite des Ventils 13b zum
Heizen ist die Dekompressionsvorrichtung 13c zum Heizen,
die aus einer testen Drosselvorrichtung wie beispielsweise einer Öffnung oder
einem Kapillarrohr aufgebaut ist, angeordnet, wie in 2 dargestellt.
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Der
Kondensator 14 bildet einen Hochdruck-Heizkörper zum
Abstrahlen von Wärme
des Kältemittels,
das aus dem Kompressor ausgegeben worden ist, in die durch den nicht
dargestellten elektrischen Kühllüfter geblasene
Außenluft.
Der Kondensator 14 besitzt den Einlassanschluss 14a,
in den das Kältemittel,
das aus dem Kompressor ausgegeben worden ist, über den Kanal des Ventils 13a zum Kühlen eingeleitet
wird. Das Kältemittel,
das aus dem Kompressor ausgegeben und von diesem Einlassanschluss 14a geschickt
worden ist, wird durch den Kondensationsabschnitt 14b kondensiert.
Gasförmiges
und flüssiges
Kältemittel,
das durch diesen Kondensationsabschnitt 14b gelaufen ist,
wird durch die Gas- und Flüssigkeits-Trennvorrichtung 14c getrennt.
Das getrennte flüssige
Kältemittel
in dieser Gas- und Flüssigkeits-Trennvorrichtung 14c wird durch
den Unterkühlungsabschnitt 14d unterkühlt. An
dem Auslassabschnitt dieses Unterkühlungsabschnitts 14d ist
der Auslassanschluss 14e angeordnet, und das unterkühlte flüssige Kältemittel
wird aus diesem Auslassanschluss 14e ausgegeben.
-
Dieser
Auslassanschluss 14e ist mit dem Wärmeexpansionsventil 17 verbunden,
das eine Dekompressionsvorrichtung zum Kühlen bildet. Bekanntermaßen wird
in diesem Wärmeexpansionsventil 17 der
Ventilöffnungsgrad
so eingestellt, dass der Überhitzungsgrad
des Auslasskältemittels
des Verdampfapparats 5 ein vorbestimmter Wert sein kann,
um so eine Strömungsrate
des Kältemittels
einzustellen. In diesem Fall wird Bezug nehmend auf 2 ein spezielles Beispiel des Aufbaus
des Wärmeexpansionsventils 17 nachfolgend
erläutert.
Das Hauptkörpergehäuse 40 des
Expansionsventils 17 ist aus Metall, wie beispielsweise
Aluminium, gemacht und in einen rechtwinkligen Quader geformt. Auf
der rechten Seite des unteren Abschnitts dieses Hauptkörpergehäuses 40 ist
der Kältemitteleinlass 41 offen,
in den das flüssige
Hochdruck-Kältemittel
aus dem Hochdruck-Flüssigkeitsrohr 16 strömt.
-
Dieser
Kältemitteleinlass 41 steht
mit der Ventilkörperaufnahmekammer 42 in
Verbindung. In dieser Ventilkörperaufnahmekammer 42 sind
der sphärische
Ventilkörper 43 des
Expansionsventils 17 und das Halteelement 44 zum
Halten dieses Ventilkörpers 43 aufgenommen.
Dieser Ventilkörper 43 ist dem
Drosselkanal 45 zum Dekomprimieren des aus dem Kältemitteleinlass 41 geschickten
flüssigen
Kältemittels
zugewandt angeordnet. Der Öffnungsgrad dieses
Drosselkanals 45 wird durch den Ventilkörper 43 eingestellt.
-
Die
Ventilstange ist die Mitte des Drosselkanals 45 durchdringend
angeordnet. Ein unterer Endabschnitt dieser Ventilstange 46 kommt
mit dem sphärischen
Ventil körper 43 in
Kontakt. An der stromabwärtigen
Seite des Drosselkanals 45 ist der Kältemittelausströmkanal 47 gebildet,
in dem das Gas/Flüssigkeit-Zweiphasen-Kältemittel bei niedriger Temperatur
und niedrigem Druck strömt,
das durch den Drosselkanal 45 geströmt und dekomprimiert worden
ist.
-
In
dem Hauptkörpergehäuse 40 ist
die Zusammenflussverbindung 18 integral an der Seite (der linken
Seite in 2) angebracht.
In dieser Zusammenflussverbindung 18 ist der Kältemittelkanal 18, der
mit der Auslassseite des Kältemittelausströmkanals 47 in
Verbindung steht, ausgebildet. Dieser Kältemittelkanal 18a ist
mit dem Auslassabschnitt des Heißgas-Bypassrohres 15 verbunden.
In dem Kältemittelkanal 18a innerhalb
dieser Zusammenflussverbindung 18 ist das Rückschlagventil 19 an
der stromaufwärtigen
Seite der Zusammenflussverbindung 18b des Auslassabschnitts
des Heißgas-Bypassrohres 15 angeordnet.
-
Dieses
Rückschlagventil 19 ist
für die
Aufgabe des Verhinderns, dass heißes Gas, welches aus dem Heißgas-Bypassrohr 15 zur
Zeit eines Heizmodus geschickt worden ist, durch das Innere des
Expansionsventils 17 gelangt und auf die Seite des Kondensators 14 strömt, vorgesehen.
Der Kältemittelkanal 18a in
der Zusammenflussverbindung 18 ist mit dem einlassseitigen
Niederdruckrohr 20 verbunden. Dieses einlassseitige Niederdruckrohr 20 durchdringt
die Fahrzeugtrennwand 3 und ist mit dem Kältemitteleinlassabschnitt
des in der Fahrgastzelle 2 vorgesehenen Verdampfapparats
verbunden.
-
Andererseits
ist in dem Hauptkörpergehäuse 40 in
einem oberen Teil des Kältemittelausströmkanals 47 der
Verdampfapparatauslasskanal 48 in einer solchen Weise ausgebildet,
dass der Verdampfapparatauslasskanal 48 den oberen Teil
des Kältemittelausströrnkanals 47 in
der lateralen Richtung zylindrisch durchdringt. In diesem Verdampfapparatauslasskanal 48 strömt das überhitzte
Kältemittelgas, das
in dem Verdampfapparat 5 verdampft ist. Deshalb ist das
Einlassende (das linke Ende in 2) des
Verdampfapparatauslasskanals 48 mit dem Kältemittelauslassabschnitt
des Verdampfapparats 5 durch das auslassseitige Niederdruckrohr 21,
das die Fahrzeugtrennwand 3 durchdringend angeordnet ist, verbunden.
-
Das
Auslassende (das rechte Ende in 2) dieses
Verdampfapparatauslasskanals 48 ist mit dem Speicher 22 durch
das auslassseitige Niederdruckrohr 21a ver bunden. Der Auslassabschnitt
dieses Speichers 22 ist mit der Saugöffnung des Kompressors 10 über den
Gummischlauch auf der Saugseite verbunden. In diesem Speicher 22 werden
Gas und Flüssigkeit
im Kältemittel
voneinander getrennt und das flüssige
Kältemittel
wird gespeichert, und das gasförmige
Kältemittel
und eine kleine Menge des flüssigen
Kältemittels,
in dem Öl
gelöst
ist, das in dem unteren Teil des Speichers 22 gespeichert
ist, wird zu der Saugseite des Kompressors 10 zurück geführt.
-
In
dem Hauptkörpergehäuse 40 des
Expansionsventils 17 ist die Temperaturerfassungsstange 49 angeordnet,
die den Verdampfapparatauslasskanal 48 durchdringt. Diese
Temperaturerfassungsstange 49 ist in eine Säulenform
aus Metall, dessen Wärmeleitfähigkeit
hoch ist, wie beispielsweise Aluminium, geformt. Da diese Temperaturerfassungsstange 49 in
einem Strom des überhitzten
gasförmigen
Kältemittels
in dem Verdampfapparatauslasskanal 48 angeordnet ist, wird
Wärme von
dem überhitzten
gasförmigen
Kältemittel
zu der Temperaturerfassungsstange 49 geleitet. Deshalb
wird die Temperatur der Temperaturerfassungsstange 49 gleich
jener des überhitzten
gasförmigen
Kältemittels.
Demgemäß funktioniert
die Temperaturerfassungsstange 49 als eine Temperaturerfassungseinrichtung
zum Erfassen der Temperatur des überhitzten
gasförmigen Kältemittels.
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Insbesondere
enthält
diese Temperaturerfassungsstange 49 einen Schaftabschnitt 49a,
der den Verdampfapparatauslasskanal 48 durchdringt; und
einen Federplatten-Stopperabschnitt 49b,
der mit der später
beschriebenen Federplatte 42 in Kontakt kommt.
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Eine
untere Stirnseite des Schaftabschnitts 49a der Temperaturerfassungsstange 49 kommt
mit einer oberen Stirnseite der Ventilstange 46 in Kontakt.
In dem Außenumfangsnutabschnitt
in der Nähe des
unteren Endabschnitts des Schaftabschnitts 49a der Temperaturerfassungsstange 49 ist
der O-Ring 50 zum Abdichten angeordnet. Deshalb ist die
Temperaturerfassungsstange 49 luftdicht verschiebbar in dem
in dem Hauptkörpergehäuse 40 gebildeten
Loch 51 eingestellt.
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Der
in dem oberen Endabschnitt der Temperaturerfassungsstange 49 gebildete
Federplatten-Stopperabschnitt 49b kommt mit der Federplatte (das
entsprechend dem Druck bewegte Element) 52, die an der
Außenseite
in dem obersten Abschnitt des Hauptkörpergehäuses 40 angeordnet
ist, in Kontakt. Demgemäß wird,
wenn diese Federplatte 52 vertikal verschoben wird, der
Ventilkörper 43 über die
säulenförmige Temperaturerfassungsstange 49 und
die Ventilstange 46 gemäß dieser
Verschiebung der Federplatte 52 verschoben. Deshalb funktioniert
die Temperaturerfassungsstange 49 auch als Verschiebungsübertragungselement
zum Verschieben des Ventilkörpers 43.
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Der
Außenumfangskantenabschnitt
der Federplatte 52 wird gehalten, indem er zwischen das obere
und das untere Federplattengehäuseelement 53, 54 gesetzt
ist. Diese Federplattengehäuseelemente 53, 54 sind
aus Metall wie beispielsweise rostfreiem Stahl (SUS 304) gemacht
und mittels Schweißens
oder Lötens
in einen Körper
verbunden. Das untere Federplattengehäuseelement 54 ist
an dem obersten Teil des Hauptkörpergehäuses 40 mittels Verschraubung
befestigt. Der Befestigungsabschnitt dieses unteren Federplattengehäuseelements 54 ist durch
das elastische Dichtungselement (Dichtung) 55 aus Gummi
luftdicht abgedichtet.
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Der
zwischen den Federplattengehäuseelementen 53, 54 gebildete
Raum ist durch die Federplatte 52 in die obere Kammer 56 und
die untere Kammer 57 geteilt. Die obere Kammer 56 ist
ein luftdicht abgeschlossener Raum. In dieser oberen Kammer 56 ist
das gleiche Kältemittelgas
wie das in dem Kühlkreis
zirkulierende Kältemittel
in einem Zustand, in dem Gas und Flüssigkeit miteinander vermischt sind,
geladen. Die Temperatur des überhitzten
gasförmigen
Kältemittels
an dem Verdampfapparatauslass, die durch die Temperaturerfassungsstangen 49 erfasst
worden ist, wird dem eingeschlossenen Gas in der oberen Kammer 56 über die
Federplatte 52 aus Metall übertragen. Deshalb zeigt dieses
eingeschlossene Gas eine Veränderung
des Sättigungsdrucks entsprechend
der Temperatur des überhitzten
gasförmigen
Kältemittels.
Demgemäß bildet
die obere Kammer 56 eine erste Druckkammer der vorliegenden
Erfindung, d.h. die obere Kammer 56 bildet eine Temperaturerfassungsdruckkammer.
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In
diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, dass die Federplatte 52 aus
einem hochelastischen und widerstandsfähigen Material gemacht ist,
dessen Wärmeleitfähigkeit
hoch ist. In diesem Zusammenhang steht die untere Kammer 57 mit
dem Verdampfapparatauslasskanal 48 über den in dem Umfang des Federplatten-Stopperabschnitts 49b der
Temperaturerfassungsstange 49 gebildeten Spalt, den Raum 58 zum
Ein leiten des in dem unteren Abschnitt dieses Spalts gebildeten
Drucks und dem ringförmigen
Verbindungskanal 59 in Verbindung, und der Kältemitteldruck
in dem Verdampfapparatauslasskanal 48 wird in die untere
Kammer 57 eingeleitet. Demgemäß wird der Druck in der unteren
Kammer 57 im Wesentlichen gleich dem Druck in dem Kanal 48.
Die untere Kammer 57 bildet eine zweite Druckkammer der
vorliegenden Erfindung.
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Andererseits
ist in dem untersten Teil des Hauptkörpergehäuses 40 das Gewindeloch 60 vorgesehen,
das nach außen
offen ist. Die Stellmutter 61 ist durch Schrauben in dieses
Gewindeloch 60 befestigt. Ein zum luftdichten Verschließen benutzter O-Ring 62 dichtet
zwischen dieser Stellmutter 61 und dem Gewindeloch 60 ab.
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Die
Schraubenfeder 63 ist eine Federeinrichtung zum Drücken des
Ventilkörpers 43 in
die Ventilschließrichtung
und zwischen der Stellmutter 61 und dem Halteelement 44 angeordnet.
Wenn die Befestigungsposition der Stellmutter 61 eingestellt
ist, ist die durch die Schraubenfeder 63 erzeugte Befestigungslast
so eingestellt, dass der Überhitzungsgrad
des Verdampfapparatauslasskältemittels
eingestellt werden kann.
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In
diesem Zusammenhang ist in dem Wärmeexpansionsventil 17 das
Wärmeisolationsmaterial 24 an
den Außenseiten
des oberen und des unteren Federplattengehäuseelements 53 und 54 angebracht.
Dieses Wärmeisolationsmaterial 24 ist
zur Wärmeisolierung
der oberen Kammer 56 vorgesehen, in der das Kältemittelgas
eingeschlossen ist, dessen Druck sich entsprechend der Temperatur
des Verdampfapparatauslasskältemittels ändert. Demgemäß umhüllt das
Wärmeisolationsmaterial 24 wenigstens
den Umfangsabschnitt der oberen Kammer 56.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
ist jedoch eine Seite des Hauptkörpergehäuses 40,
an der der Kältemittelrohrverbindungsabschnitt
nicht angeordnet ist, mit dem Wärmeisolationsmaterial 24 umhüllt, sodass
verschiedene korrodierende Substanzen wie beispielsweise Feuchtigkeit
nicht an das Hauptkörpergehäuse 40 aus
Metall wie beispielsweise Aluminium gelangen können. Deshalb kann die Korrosionsfestigkeitseigenschaft
verbessert werden. In dem Hauptkörpergehäuse 40 sind
die rechte und die linke Seite in 2 die
Seiten, an denen der Kältemittelrohrverbindungsabschnitt
vorgesehen ist. Dagegen ist das Kältemittelrohr nicht mit der
Seite auf der Betrachterseite in der Richtung senkrecht zu der Fläche von 2 verbunden, und ferner
ist das Kältemittelrohr
nicht mit der Seite an der Innenseite in der Richtung senkrecht
zu der Oberfläche
von 2 verbunden. Deshalb
sind die Seite auf der Betrachterseite und die Seite auf der Innenseite
in der Richtung senkrecht zu der Fläche von 2 mit dem Wärmeisolationsmaterial 24 umhüllt. In
diesem Zusammenhang ist das Wärmeisolationsmaterial 24,
das an beiden Federplattengehäuseelementen 53, 54 und
dem Hauptkörpergehäuse 40 des
Wärmeexpansionsventils 17 angebracht
ist, durch kleine Punkte in 4 dargestellt.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
ist, wie in 4 dargestellt,
der gesamte Umfang der Außenumfangsseite
des einlassseitigen Niederdruckrohres 20, in dem das Niederdruck-Gas/Flüssigkeit-Zweiphasen-Kältemittel
aus dem Drosselkanal 45 des Expansionsventils 17 nach
der Dekompression des Kältemittels
strömt,
mit dem Wärmeisolationsmaterial 25 umhüllt. Dieses
Wärmeisolationsmaterial 25 umhüllt sowohl
den im Motorraum angeordneten Abschnitt des einlassseitigen Niederdruckrohres 20 als
auch den in der Fahrgastzelle 2 angeordneten Abschnitt. Aufgrund
dessen kann eine Verschlechterung der Kühlleistung durch die Absorption
des Niederdruck-Gas/Flüssigkeit-Zweiphasen-Kältemittels
in dem einlassseitigen Niederdruckrohr 20 verhindert werden,
und eine Taubildung auf der Rohroberfläche kann verhindert werden.
-
In
diesem Zusammenhang strömt
das überhitzte
gasförmige
Kältemittel
direkt nach der Verdampfung in dem auslassseitigen Niederdruckrohr 21 des
Verdampfapparats 5. Deshalb ist eine Menge der durch das
Kältemittel
aufgenommenen Wärme viel
kleiner als jene des einlassseitigen Niederdruckrohres 20.
Deshalb ist ein Teil des auslassseitigen Niederdruckrohres 21,
der im Motorraum 1 angeordnet ist, nicht mit dem Wärmeisolationsmaterial
umhüllt.
Andererseits ist ein in der Fahrgastzelle 2 angeordneter
Teil des auslassseitigen Niederdruckrohres 21 mit dem Wärmeisolationsmaterial 26 umhüllt, um eine
Taubildung auf der Rohroberfläche
zu verhindern.
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Falls
Vorrichtungen, auf denen keine Taubildung verursacht werden darf,
in dem unteren Teil des auslassseitigen Niederdruckrohres 21 im
Motorraum 1 angeordnet sind, ist es bevorzugt, dass der
in dem Motorraum 1 angeordnete Teil des auslassseitigen Niederdruckrohres 21 mit
dem Wärmeisolationsmaterial
umhüllt
ist.
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In
diesem Zusammenhang ist es betreffend das spezielle Material des
Wärmeisolationsmaterials 24, 25 bevorzugt,
ein Material zu verwenden, das einer Temperaturänderung von –40°C im Winter
bis 120°C
im Sommer standhalten kann. Gemäß Experimenten
durch die Erfinder wurde bestätigt,
dass das Schaumstoffmaterial aus Polypropylen effektiv für das Material
verwendet wird, das dem obigen Temperaturwechsel standhalten kann.
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Bezüglich der
Position, an der das Expansionsventil 17 im Motorraum 1 des
Fahrzeugs angeordnet ist, wird, falls eine Position einer relativ
guten Belüftung
ausgewählt
werden kann oder alternativ eine von dem Fahrzeugmotor entfernte
Position ausgewählt
werden kann, die Temperatur in der Umgebung des Expansionsventils 17 nur
auf etwa 100°C erhöht. Falls
die maximale Wärmebeständigkeitstemperatur
wie oben beschrieben etwa 100°C
sein kann, kann das spezielle Material des Wärmeisolationsmaterials 24, 25 ein
Schaumstoffmaterial aus Polyethylen sein.
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In
diesem Zusammenhang kann, wenn die Temperatur in der Fahrgastzelle
selbst im Sommer nur auf etwa 60°C
ansteigt, die Wärmebeständigkeitseigenschaft
des Wärmeisolationsmaterials 26 niedriger
als jene des Wärmeisolationsmaterials 24, 25 sein.
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In 1 und 2 ist ein geschlossener Kreis gebildet,
der von der Ausgabeseite des Kompressors 10 startet und
zu der Saugseite des Kompressors 10 über das Ventil 13a zum
Kühlen
der Wechselventilvorrichtung 13 → den Kondensator 14 → den Drosselkanal 45 des
Wärmeexpansionsventils 17 → das Rückschlagventil 19 → den Verdampfapparat 5 → den Verdampfapparatauslasskanal 48 des
Wärmeexpansionsventils 17 → den Speicher 22 zurück kehrt. Durch
diesen geschlossenen Kreis kann der übliche Kühlkreis C zum Kühlen aufgebaut
sein. Andererseits ist ein geschlossener Kreis gebildet, der von
der Ausgabeseite des Kompressors startet und zu der Saugseite des
Kompressors 10 über
das Ventil 13b zum Heizen der Schaltventilvorrichtung 13 → die Dekompressionsvorrichtung 13c zum
Heizen → das Heißgas-Bypassrohr 15 → die Zusammenflussverbindung 18 → den Verdampfapparat 5 → den Verdampfapparatauslasskanal 48 des
Wärmeexpansionsventils 17 → den Speicher 22 zurück führt. Durch
diesen geschlossenen Kreis kann der Heißgas-Heizerkreis H zum Heizen
aufgebaut werden.
-
Die
Funktionsweise dieses wie oben beschrieben aufgebauten Ausführungsbeispiels
wird nun erläutert.
Wenn der Kühlmodus
durch eine nicht dargestellte Klimabedientafel eingestellt wird,
wird durch eine nicht dargestellte Klimasteuereinheit das Ventil 13a zum
Kühlen
des Schaltventils 13 geöffnet und
das Ventil 13b zum Heizen wird geschlossen. Demgemäß ist die
elektromagnetische Kupplung 11 verbunden. Wenn der Kompressor 10 durch
den Fahrzeugmotor angetrieben wird, gelangt das von dem Kompressor 10 ausgegebene
gasförmige
Kältemittel
durch das Ventil 13a zum Kühlen, das offen ist. Dann strömt das Kältemittel
in den Kondensator 14.
-
Im
Kondensationsabschnitt 14b des Kondensators 14 strahlt
das von dem Kompressor ausgegebene gasförmige Kältemittel Wärme in die durch einen nicht
dargestellten Kühllüfter geblasene
Außenluft
ab und kondensiert. Nachdem das Kältemittel durch den Kondensationsabschnitt 14b gelangt
ist, werden in dem Kältemittel
enthaltenes Gas und Flüssigkeit
voneinander durch die Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 14c getrennt,
und nur das flüssige
Kältemittel
wird in den Unterkühlungsabschnitt 14d eingeleitet.
Das so eingeleitete flüssige
Kältemittel
strahlt Wärme
wieder an die Außenluft
ab und wird unterkühlt.
-
Dieses
unterkühlte,
flüssige
Hochdruck-Kältemittel
strömt
in das Wärmeexpansionsventil 17, und
der Druck des flüssigen
Kältemittels
wird durch den Drosselkanal 45 reduziert. Deshalb wird
das Kältemittel
in den Zweiphasenzustand aus Gas und Flüssigkeit gesetzt. Als nächstes gelangt
dieses Niederdruck-Kältemittel
durch das Rückschlagventil 19 und
strömt
in den Verdampfapparat 5 und nimmt Wärme aus der durch den Lüfter 8 geblasenen
klimatisierten Luft auf und verdampft. Die durch den Verdampfapparat 5 gekühlte klimatisierte
Luft bläst
in die Fahrgastzelle aus und kühlt
sie. Das durch den Verdampfapparat 5 verdampfte gasförmige Kältemittel gelangt
durch den Verdampfapparatauslasskanal 43 in das Wärmeexpansionsventil 17 und
den Speicher 22 und wird in den Kompressor 10 gesaugt
und komprimiert. Demgemäß zirkuliert
im Kühlmodus
das Kältemittel
von der Ausgabeseite des Kompressors 10 in den Kühlkreis
C zum Kühlen,
und der Verdampfapparat 5 führt eine Luftkühlfunktion
aus.
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Wenn
dagegen der Heizmodus, der durch den Heißgas-Heizerkreis H ausgeführt wird,
durch die Klimabedientafel eingestellt wird, wird das Ventil 13a zum
Kühlen
durch die Klimasteuereinheit geschlossen und das elektromagnetische
Ventil 13b zum Heizen wird geöffnet. Deshalb wird das Heißgas-Bypassrohr 15 geöffnet. Deshalb
gelangt das von dem Kompressor 10 ausgegebene gasförmige Hochtemperatur-Kältemittel
(heißes
Gas) durch das Ventil 13b zum Heizen, das offen ist, und
dann strömt das
gasförmige
Kältemittel
in das Heißgas-Bypassrohr 15.
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Da
dieses von dem Kompressor ausgegebene gasförmige Kältemittel durch die Dekompressionsvorrichtung 13c zum
Heizen des Heißgas-Bypassrohres 15 dekomprimiert
wird, strömt
das Kältemittel
durch das Heißgas-Bypassrohr 15 direkt
in den Verdampfapparat. Das so dekomprimierte gasförmige Kältemittel
strahlt Wärme
in die zu dem Verdampfapparat 5 geblasene Luft ab, sodass
die Luft geheizt werden kann. In diesem Fall entspricht eine Menge der
von dem gasförmigen
Kältemittel
in dem Verdampfapparat 5 abgegebenen Wärme einer Arbeitslast der Kompression
des Kompressors 10. Das gasförmige Kältemittel, dessen Wärme durch
den Verdampfapparat 5 abgestrahlt worden ist, gelangt durch
den Verdampfapparatauslasskanal 48 in das Wärmeexpansionsventil 17 und
den Speicher 22 und wird in den Kompressor 10 gesaugt
und komprimiert. Demgemäß zirkuliert
zur Zeit des Heizmodus das Kältemittel
von der Ausgabeseite des Kompressors 10 in den oben genannten
Heißgas-Heizerkreis
H, und der Verdampfapparat 5 führt eine Wirkung des Heizens
der Luft aus.
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Da
die geblasene Luft, die durch den Verdampfapparat 5 geheizt
worden ist, durch den Heizerkern 6 weiter geheizt werden
kann, kann die Luft höherer
Temperatur, die durch sowohl den Verdampfapparat 5 als
auch den Heißwasser-Heizerkern 6 geheizt
ist, selbst in einer sehr kalten Jahreszeit in die Fahrgastzelle 2 ausgeblasen
werden.
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In
diesem Zusammenhang kann zur Zeit des Heizmodus ein Strömen des
gasförmigen
Kältemittels
von dem Heißgas-Bypassrohr 15 über das
Wärmeexpansionsventil 17 in
den Kondensator 14 durch das Rückschlagventil 19 verhindert
werden. Deshalb ist es möglich,
zu verhindern, dass das Kältemittel
im Winter in dem Kondensator 14, der der Außenluft
bei niedriger Temperatur ausgesetzt ist, verbleibt.
-
Als
nächstes
wird die Funktionswirkung dieses Ausführungsbeispiels wie folgt beschrieben.
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(1)
Der Verdampfapparat 5 ist in der Fahrgastzelle 2 angeordnet,
und der Kompressor 10, der Kondensator (der Kühler auf
der Hochdruckseite) 14 und das Wärmeexpansionsventil 17 sind
im Motorraum 1 angeordnet, und die Auslassseite des Drosselkanals 45 des
Wärmeexpansionsventils 17 ist
mit der Einlassseite des Verdampfapparats 5 verbunden. Ferner
ist der Auslassabschnitt des Heißgas-Bypassrohres 15 mit der Auslassseite
des Drosselkanals 45 im Motorraum 1 verbunden.
Deshalb kann das gesamte Heißgas-Bypassrohr 15 im
Motorraum 1 angeordnet werden.
-
Demgemäß ist es
anders als bei der Anordnung des in 7 gezeigten
Standes der Technik unnötig,
das Heißgas-Bypassrohr 15 von
der Ausgabeseite des Kompressors 10 im Motorraum 1 in
die Fahrgastzelle 2 anzuordnen. Deshalb kann die Länge des
Heißgas-Bypassrohres 15 verringert
werden. Demgemäß kann die
Anordnung des Kreiskältemittelrohres
vereinfacht werden, und die Montageeigenschaft der Kühlkreisvorrichtung
an einem Fahrzeug kann verbessert werden.
-
(2)
Gemäß der Anordnung
des in 7 gezeigten Standes
der Technik müssen
drei Kältemittelrohre
einschließlich
des Heißgas-Bypassrohres 15 durch
die Fahrzeugtrennwand 3 angeordnet werden. Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
kann jedoch die Anzahl der Kältemittelrohre,
die die Fahrzeugtrennwand 3 zwischen dem Motorraum 1 und der
Fahrgastzelle 2 durchdringen, nur zwei sein, d.h. die die
Fahrzeugtrennwand 3 durchdringenden Kältemittelrohre können die
auf der Einlassseite und der Auslassseite des Verdampfapparats 5 vorgesehenen Niederdruckrohre 20, 21 sein.
Deshalb kann unabhängig
von der Existenz des Heißgas-Heizers
die Anzahl der an der Fahrzeugtrennwand 3 ausgebildeten Durchgangslöcher für das Kältemittelrohr
vorteilhafterweise auf zwei standardisiert werden.
-
(3)
Falls das Wärmeexpansionsventil 17 direkt
in den Kältemitteleinlassabschnitt
des Verdampfapparats 5 integriert ist, muss entsprechend
der Existenz des Heißgas-Heizermechanismus
die Form des Gehäuses 4a (dargestellt
in 3) der inneren Klimaeinheit 4 zwischen
dem Fall, in dem die Zusammenflussverbindung 18 vorgesehen
ist, und dem Fall, in dem die Zusammenflussverbindung 18 nicht vorge sehen
ist, geändert
werden. Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
ist jedoch die Zusammenflussverbindung 18 mit dem Wärmeexpansionsventil 17 im
Motorraum 1 integriert. Deshalb kann unabhängig von
der Existenz des Heißgas-Heizermechanismus
die Form des Gehäuses 4a der
inneren Klimaeinheit auf einen Typ standardisiert werden. Demgemäß können die
Herstellungskosten des Gehäuses 4a der
inneren Klimaeinheit 4 reduziert werden.
-
In
diesem Zusammenhang ist in der inneren Klimaeinheit 4,
wenn ein Profil des Wärmeexpansionsventils 17 als
ein Dichtungselement zum Verhindern des Austritts von Luft benutzt
wird oder als ein Element zum Regulieren der Position des anzuschließenden Kältemittelrohres
benutzt wird, ein Dummyblock dessen Profil gleich jenem des Wärmeexpansionsventils 17 ist,
in die innere Klimaeinheit 4 integriert werden. Dieser
Dummyblock kann eine Funktion des Dichtungselements zeigen, um den Austritt
von Luft zu verhindern. Dieser Dummyblock kann ebenso eine Funktion
des Rohrpositionsregulierelements zeigen.
-
(4)
Wenn das Wärmeexpansionsventil 17 im Motorraum 1 angeordnet
ist, kann es durch die Wärme
im Motorraum 1 beeinflusst werden. Gemäß dem Wärmeexpansionsventil 17 dieses
Ausführungsbeispiels
sind jedoch die Umfänge
der Federplattengehäuse 53, 54 des
Wärmeexpansionsventils 17 mit dem
Wärmeisolationsmaterial 24 umhüllt. Deshalb kann
ein Anstieg der Temperatur des in der oberen Kammer 56 der
Federplatte 52 eingeschlossenen Kältemittelgases durch die Wärme im Motorraum 1 verhindert
werden.
-
Demgemäß kann,
selbst wenn das Wärmeexpansionsventil 17 im
Motorraum 1 angeordnet ist, eine Erhöhung des Drucks in der oberen
Kammer 56, die eine Temperaturerfassungsdruckkammer bildet, durch
die Wärme
im Motorraum 1 verhindert werden. Deshalb ist es möglich, den
Druck in der oberen Kammer 56 entsprechend der Temperatur
des Verdampfapparatauslasskältemittels
richtig zu verändern,
und die Überhitzungsgrad-Steuerfunktion
des Steuerns des Verdampfapparatauslasskältemittels, welche dem Wärmeexpansionsventil 17 ursprünglich zugedacht
ist, kann ausgezeichnet realisiert werden.
-
In
diesem Zusammenhang umhüllt
in diesem Ausführungsbeispiel
das Wärmeisolationsmaterial 24 nicht
nur die Umfänge
der Federplattengehäuseelemente 53, 54,
sondern auch das Hauptkörpergehäuse 40.
Deshalb kann wie oben beschrieben die Korrosionsfestigkeitseigenschaft
des Hauptkörpergehäuses 40 verbessert
werden.
-
(5)
Wenn das Wärmeexpansionsventil 17 im Motorraum 1 angeordnet
ist, ist ein Teil des einlassseitigen Rohres 20 des Verdampfapparats 5 notwendigerweise
im Motorraum 1 angeordnet. Demgemäß kann das Gas/Flüssigkeit-Zweiphasen-Kältemittel bei
niedriger Temperatur und niedrigem Druck in dem einlassseitigen
Rohr 20 des Verdampfapparats 5 Wärme aus
dem Motorraum 1 aufnehmen und die Kühlleistung kann verschlechtert
werden. Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist jedoch das einlassseitige Rohr 20 mit
dem Wärmeisolationsmaterial 25 umhüllt und
das einlassseitige Rohr 20 kann von der Umgebung hoher
Temperatur im Motorraum 1 wärmeisoliert sein. Deshalb ist
es möglich,
zu verhindern, dass das Gas/Flüssigkeit-Zweiphasen-Kältemittel
bei niedriger Temperatur und niedrigem Druck in dem einlassseitigen
Rohr 20 Wärme
aus dem Motorraum 1 aufnimmt, und eine Verschlechterung
der Kühlleistung
kann unterdrückt werden.
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Als
nächstes
wird nun das zweite Ausführungsbeispiel
erläutert.
Im ersten Ausführungsbeispiel
umhüllt
das Wärmeisolationsmaterial 25 das einlassseitige
Rohr 20, sodass verhindert werden kann, sodass das Verdampfapparateinlasskältemittel die
Wärme aus
dem Motorraum 1 aufnehmen kann. Im zweiten Ausführungsbeispiel
ist jedoch eine Doppelrohrkonstruktion angewendet, sodass verhindert werden
kann, dass das Verdampfapparateinlasskältemittel die Wärme aus
dem Motorraum 1 aufnimmt.
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Das
gasförmige
Kältemittel
bei einer relativ niedrigen Temperatur, das durch den Verdampfapparat 5 geströmt ist,
strömt
in dem auslassseitigen Rohr 21 des Verdampfapparats 5,
und dieses auslassseitige Rohr 21 kann auf einer relativ
niedrigen Temperatur gehalten werden. Diese Tatsache sollte beachtet werden.
Im zweiten Ausführungsbeispiel
sind Teile des einlassseitigen Rohres 20 und des auslassseitigen
Rohres 21 des Verdampfapparats 5, die im Motorraum 1 angeordnet
sind, aus einer Doppelrohrkonstruktion aufgebaut, wie in 5A und 5B dargestellt, und das einlassseitige
Rohr 20 ist aus einem Innenrohr aufgebaut und das auslassseitige
Rohr 21 ist aus einem Außenrohr aufgebaut.
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Durch
die obige Konstruktion kann die Wärmeabsorption des Gas/Flüssigkeit-Zweiphasen-Kältemittels
bei niedriger Temperatur und niedrigem Druck in dem einlassseitigen
Rohr 20 durch die Wärmeabschirmwirkung
des auslassseitigen Rohres 21 des Außenrohres ausgezeichnet unterdrückt werden. Aus
den obigen Gründen
wird es unnötig,
den Teil des einlassseitigen Rohrs 20, der im Motorraum 1 angeordnet
ist, mit dem Wärmeisolationsmaterial 25 zu umhüllen.
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Falls
Vorrichtungen, auf denen eine Taubildung nicht verursacht werden
darf, in dem unteren Teil des einlassseitigen Rohres und des auslassseitigen
Rohres 21 im Motorraum 1 angeordnet sind, ist es
bevorzugt, dass der Doppelrohrkonstruktionsteil mit dem Wärmeisolationsmaterial 25 umhüllt ist.
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In
diesem Zusammenhang ist im zweiten Ausführungsbeispiel ein Teil des
einlassseitigen Rohres 20, der in der Fahrgastzelle 2 angeordnet
ist, mit dem Wärmeisolationsmaterial 25 umhüllt, um
so das Auftreten einer Taubildung zu verhindern.
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Schließlich wird
nun das dritte Ausführungsbeispiel
erläutert.
Das dritte Ausführungsbeispiel
ist eine Variation des zweiten Ausführungsbeispiels. Wie in 6A und 6B dargestellt, sind das einlassseitige
Rohr 20 und das auslassseitige Rohr 21 miteinander
in Kontakt gebracht, sodass der Teil des im Motorraum 1 angeordneten
einlassseitigen Rohres 20 durch den im Motorraum 1 angeordneten
Teil des auslassseitigen Rohres 21 verdeckt sein kann.
Durch diese Konstruktion kann die Wärmeabsorption des einlassseitigen
Rohres 20 aus dem Motorraum 1 unterdrückt werden.
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Im
dritten Ausführungsbeispiel
ist eine Querschnittsform des im Motorraum 1 angeordneten
Teils des auslassseitigen Rohres 21 in eine Bogenform entlang
der Außenumfangsseite
des einlassseitigen Rohres 20 gebildet, sodass ein verdeckter
Bereich (Kontaktbereich) des einlassseitigen Rohres 20 durch
das auslassseitige Rohr 21 vergrößert werden kann.
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Während die
Erfindung unter Bezugnahme auf spezielle Ausführungsbeispiele zu Veranschaulichungszwecken
beschrieben worden ist, sollte es für den Fachmann offensichtlich
sein, dass zahlreich Modifikationen daran vorgenommen werden können, ohne
das Grundkonzept und den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.