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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kondensator für ein Fahrzeug und ein Klimatisierungssystem für ein Fahrzeug. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Kondensator für ein Fahrzeug, welcher ein Kühlmittel dazu verwendet, um ein Klimatisierungskühlmittel eines Klimatisierungssystems für ein Fahrzeug zu kondensieren und welcher Wärmeverschlechterung eines Kompressors verhindert, um die Insgesamt-Kühlleistung zu verbessern.
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Beschreibung bezogener Technik
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Im Allgemeinen hält ein Klimatisierungssystem für ein Fahrzeug die Innenraumtemperatur in einem angenehmen Bereich unabhängig von der Umgebungstemperatur und realisiert eine angenehme Innenraumumgebung.
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Ein solches Klimatisierungssystem weist auf einen Kompressor, welcher ein Klimakältemittel komprimiert, einen Kondensator, welcher das Klimakältemittel kondensiert und verflüssigt, welches von dem Kompressor komprimiert wurde, ein Expansionsventil, welches das Kühlmittel, welches von dem Kondensator kondensiert und verflüssigt wurde, schnell expandiert, und einen Verdampfer, welcher das Klimakältemittel, das von dem Expansionsventil expandiert wurde, verdampft, sodass Kühlluft dem Innenraum zugeführt wird, in welchem das Klimatisierungssystem installiert ist, durch Verwendung von verdampfungslatenter Wärme.
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Der Kondensator kühlt das komprimierte gasförmige Klimakältemittel von hoher Temperatur/Druck durch Verwenden von Außenluft, die in das Fahrzeug einströmt, wenn dieses fährt, und kondensiert das Klimakältemittel in ein flüssiges Klimakältemittel von Niedrigtemperatur.
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Ein solcher Kondensator ist im Allgemeinen über ein Rohr mit einem Aufnahmetrockner verbunden, welcher vorgesehen ist zum Verbessern der Kondensier-Effizienz durch Gas-Flüssigkeit-Separation und zum Entfernen von Feuchtigkeit in dem Klimakältemittel.
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Ein Kondensator für ein Fahrzeug ist vom Lamellenrohr-Typ, welcher von Außenluft gekühlt wird, und die Gesamtabmessung davon muss vergrößert werden, um die Kühlleistung zu vergrößern, sodass ein Nachteil darin besteht, dass er zu groß wird, um in einen engen Motorraum zu passen.
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Um ein solches Problem zu lösen, wird ein wassergekühlter Kondensator für ein Fahrzeug verwendet, welcher ein Kühlmittel als Klimakältemittel verwendet.
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Jedoch hat der wassergekühlte Kondensator im Vergleich zu dem luftgekühlten Kondensator eine niedrigere Klimakältemittel-Kondensationstemperatur von etwa 5 - 15°C und demgemäß ist die Differenz zwischen der Kondensationstemperatur und der Umgebungstemperatur klein. Daher kann die Kondensationseffizienz verschlechtert sein aufgrund eines kleinen Unterkühleffekts, und demgemäß kann die Kühleffizienz verschlechtert sein.
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Zusätzlich ist die Abmessung eines Kühlers oder eine Kapazität eines Kühlgebläses vergrößert, um die Kondensationseffizienz und die Kühleffizienz des wassergekühlten Kondensators für das Fahrzeug zu vergrößern. Daher können die Kosten und das Gewicht vergrößert sein und die Verbindungen zwischen dem Aufnahmetrockner und dem Kondensator können komplex sein.
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Wenn das Kühlmittel von Wasser gekühlt wird in einem herkömmlichen Klimatisierungssystem, dann tauscht das Kühlmittel, welches von der Außenluft gekühlt wird, Wärme mit dem Kühlmittel des Kondensators, um die Kühlmitteltemperatur am Auslass des Kondensators zu erhöhen, und daher besteht ein Problem dahingehend, dass der Energieverbrauch erhöht ist.
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Ebenso, wenn ein Unterkühlungsbereich vergrößert wird durch eine Wärmeaustausch-Betragserhöhung des Kühlmittels, um die Kühlleistung zu erhöhen bei einem herkömmlichen Klimatisierungssystem, wird ein Überhitzen über eine Basistemperatur hinaus vergrößert und die Innentemperatur des Kompressors wird vergrößert, und daher kann ein elektrisch angetriebener Kompressor verschlechtert werden durch die Hitze, und gleichzeitig besteht ein Problem dahingehend, dass ein flüssiges Klimakältemittel, welches nicht zu Gas umgewandelt wurde, in den Kompressor fließt und der Kompressor dadurch beschädigt wird.
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Ebenso, wenn die Verdampfer-Enthalpie vergrößert wird durch eine Unterkühlbereich-Vergrößerung in einem herkömmlichen Klimatisierungssystem, wird die Kühlleistung verbessert, aber der Ansaugbetrag des Kompressors wird verringert durch eine spezifische Volumenerhöhung gemäß einer Einlass/Auslass-Kühlmittel-Temperaturerhöhung des Kompressors, der Verdampfungsbetrag des Verdampfers wird reduziert und daher gibt es ein Limit in der Verbesserung der Kühlleistung davon.
FR 2 950 682 A1 offenbart ein Kondensator für ein Fahrzeug mit einem Hauptabstrahlabschnitt, einem Aufnahmetrocknerabschnitt und einen unterkühlenden Kühler, wobei der Kondensator keinen Akkumulatorabschnitt aufweist.
US 2009/0 107 172 A1 betrifft einen Kondensator nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Die Informationen dieses Hintergrundabschnitts dienen lediglich dem besseren Verständnis des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung und stellen nicht den dem Fachmann bekannten Stand der Technik dar.
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ERLÄUTERUNG DER ERFINDUNG
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Die Erfindung ist gemacht worden, um einen Kondensator für ein Fahrzeug zu schaffen, welcher Vorteile dahingehend hat, dass die Anzahl an Komponenten reduziert ist und dass die Struktur eines Verbindungsrohrs vereinfacht ist, dass die Kosten reduziert sind, dass das Gewicht reduziert ist und dass das Volumen eines Aufnahmetrockners verringert ist, um den Abstrahlbereich zu vergrößern, sodass die Kühleffizienz und die Insgesamt-Leistung verbessert sind.
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Die Erfindung ist gemacht worden, um einen Kondensator für ein Fahrzeug zu schaffen, bei welchem ein Akkumulator integral ausgebildet ist und nur gasförmiges Klimakältemittel einem Kompressor zugeführt wird, sodass ein Schaden an dem Kompressor verhindert ist und die Haltbarkeit des Kompressors verbessert ist.
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Die vorliegende Erfindung ist gemacht worden, um ein Klimatisierungssystem für ein Fahrzeug zu schaffen, von welchem die Wärmeaustauscheffizienz verbessert ist durch Wärmeaustausch verwendend potentielle Wärme eines Mitteltemperatur/Hochdruck flüssigen Klimakältemittels und eines Niedrigtemperatur/Niedrigdruck (sich) verflüssigenden gemischten Klimakältemittels, wodurch ein Unterkühlbereich und eine Temperatur erhöht werden, um die Gesamtkühlungsleistung des Systems in einem umweltfreundlichen Fahrzeug zu verbessern, bei welchem ein elektrisch angetriebener Kompressor verwendet wird.
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Die vorliegende Erfindung wurde in einer Anstrengung gemacht, um ein Klimatisierungssystem für ein Fahrzeug bereitzustellen, bei welchem, wenn ein gasförmiges Klimakältemittel dem elektrisch angetriebenen Kompressor zugeführt wird und ein Unterkühlbereich vergrößert wird, die Flussrate oder Strömungsrate des Klimakältemittels vergrößert wird durch eine Öffnungsratenvergrößerung des Expansionsventils, und ein Überheizen bzw. Überhitzen bzw. des Klimakältemittels wird verringert unter einen vorbestimmten Wert, sodass eine Erhöhung der Innenraumtemperatur verhindert wird und eine Wärmeverschlechterung des elektrisch angetriebenen Kompressors 509 wird verhindert, nachdem der elektrisch angetriebene Kompressor das Klimakältemittel komprimiert.
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Ein Kondensator für ein Fahrzeug, der zwischen dem Kompressor und dem Expansionsventil angeordnet ist und Kühlmittel, das von einem Kühler zugeführt wird, zirkuliert, um Klimakältemittel durch Wärmetausch mit von einem Kompressor in einem Klimatisierungssystem zugeführten Klimakältemittel zu kondensieren, wobei das Klimatisierungssystem aufweist ein Expansionsventil, das flüssiges Klimakältemittel expandiert, einen Verdampfer, der das expandierte Klimakältemittel durch Wärmetausch mit Luft verdampft, und einen Kompressor, der gasförmiges Klimakältemittel von dem Verdampfer erhält, um das gasförmige Klimakältemittel zu komprimieren, kann aufweisen einen Hauptabstrahlabschnitt (Hauptwärmeabstrahlabschnitt), der durch Laminieren bzw. Stapeln einer Mehrzahl von Platten gebildet ist, der mit dem Kühler verbunden ist, um Kühlmittel zu zirkulieren, und der Klimakältemittel, das von dem Kompressor zugeführt wird, zirkuliert, um das Klimakältemittel durch Wärmeaustausch zu kondensieren, einen Aufnahmetrocknerabschnitt, der das durch den Hauptabstrahlabschnitt kondensierte Klimakältemittel aufnimmt bzw. erhält, der Gas und Flüssigkeit von dem Klimakältemittel separiert, der Wasser eliminiert und der integral an einem Seitenende des Hauptabstrahlabschnitts ausgebildet ist, um lediglich flüssiges Klimakältemittel auszugeben, einen unterkühlenden Kühler, der integral an einem unteren Abschnitt des Hauptabstrahlabschnitts ausgebildet ist zwischen dem Hauptstrahlabschnitt und dem Aufnahmetrocknerabschnitt, der ein Niedrigtemperatur und Niedrigdruck gasförmiges Klimakältemittel zirkuliert, das von dem Verdampfer zugeführt wird, und der das Klimakältemittel, das darin durch den Aufnahmetrocknerabschnitt strömt, unterkühlt durch Wärmeaustausch mit dem gasförmigen Niedrigtemperatur und Niedrigdruck Klimakältemittel, und einen Akkumulatorabschnitt, dadurch gekennzeichnet, dass der Akkumulatorabschnitt das Niedrigtemperatur und Niedrigdruck Klimakältemittel, welches den unterkühlenden Kühler passiert, aufnimmt bzw. erhält und der integral ausgebildet ist mit dem Hauptabstrahlabschnitt dem anderen Endabschnitt des unterkühlenden Kühlers, um mit dem unterkühlenden Kühler verbunden zu sein, sodass das gasförmige Klimakältemittel zu dem Kompressor ausgegeben wird.
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Der Hauptabstrahlabschnitt kann das Kühlmittel und das Kältekühlmittel leiten, sodass diese in entgegengesetzte Richtungen strömen, sodass das Kühlmittel und das Kältekühlmittel effizient Wärme gegeneinander austauschen.
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Der Hauptabstrahlabschnitt kann eine erste Verbindungspassage aufweisen, durch welche das kondensierte Kältekühlmittel in den Aufnahmetrocknerabschnitt strömt.
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Der unterkühlende Kühler kann eine zweite Verbindungspassage aufweisen, durch welche das Klimakältemittel, von welchem Flüssigkeit und Gas separiert sind und Wasser eliminiert ist, von dem Aufnahmetrocknerabschnitt zugeführt wird.
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Der unterkühlende Kühler kann eine Klimakältemittelpassage aufweisen, durch welche Klimakältemittel fließt, das durch die zweite Verbindungspassage von dem Abnahmetrocknerabschnitt aus fließt, und eine gasförmige Klimakältemittelpassage, durch welche Niedrigtemperatur/Druck (Klimakältemittel) fließt, das von dem Verdampfer zugeführt wird, wobei das kondensierte Klimakältemittel der Klimakältemittelpassage mit dem gasförmigen Klimakältemittel der Gasförmiges-Klimakältemittel-Passage Wärme austauscht, um unterkühlt zu werden.
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Der unterkühlende Kühler kann eine dritte Verbindungspassage haben, durch welche Niedrigtemperatur und Niedrigdruck gasförmiges Klimakältemittel, welches von dem Verdampfer zugeführt wird, dem Akkumulatorabschnitt zugeführt wird.
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Der Wärmetransferverhinderungsabschnitt kann zwischen dem Hauptabstrahlabschnitt und dem unterkühlenden Kühler ausgebildet sein, um Wärmeaustausch des Klimakältemittels, das den Hauptabstrahlabschnitt passiert, mit dem unterkühlten Klimakältemittel, das von dem unterkühlenden Kühler ausströmt, zu verhindern.
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Der Wärmetransferverhinderungsabschnitt kann eine Mehrzahl von (verteilten) Verbindungslöchern aufweisen, die in Längsrichtung an einer Seitenfläche zwischen dem Hauptabstrahlabschnitt und dem unterkühlenden Kühler angeordnet sind, wobei N2 Gas durch die (verteilten) Verbindungslöcher eingebracht ist.
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Der Hauptabstrahlabschnitt, der Aufnahmetrocknerabschnitt, der unterkühlende Kühler und der Akkumulatorabschnitt können jeweils eine obere und eine untere Abdeckung aufweisen, um zwischen der oberen und der unteren Abdeckung angeordnet zu sein.
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Die obere Abdeckung kann einen Kühlmitteleinlass und einen Kühlmittelauslass aufweisen, durch welche Kühlmittel einströmt oder ausströmt, korrespondierend zu der einen Seite bzw. zu der anderen Seite des Hauptabstrahlabschnitts, wobei ein Klimakältemitteleinlass, durch welchen Klimakältemittel von dem Kompressor zugeführt wird, auf der Seite des Kühlmittelauslasses ausgebildet ist, und wobei ein Gasförmiges-Klimakältemittel-Auslass, der mit dem Kompressor verbunden ist, auf der anderen Seite korrespondierend zu dem Akkumulatorabschnitt ausgebildet ist.
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Die untere Abdeckung kann einen Klimakältemittelauslass haben, der an einem Endabschnitt auf der entgegengesetzten Seite des Aufnahmetrocknerabschnitts korrespondierend zu dem Klimakältemitteleinlass ausgebildet ist, um mit dem Expansionsventil verbunden zu sein, und kann einen Gasförmiges-Klimakältemittel-Einlass haben, der auf der einen Seite des unterkühlenden Kühlers nahe dem Aufnahmetrocknerabschnitt ausgebildet ist, wobei das Niedrigtemperatur und Niedrigdruck gasförmige Klimakältemittel von dem Verdampfer durch den Gas-Klimakältemitteleinlass zugeführt wird.
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Der Aufnahmetrocknerabschnitt kann einen ersten Montageraum haben, der darin ausgebildet ist, und ein Einsetzloch ist in einer unteren Abdeckung korrespondierend zu dem ersten Montageraum ausgebildet.
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Ein Trockner kann in den ersten Montageraum durch das Einsetzloch hindurch eingesetzt sein.
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Eine Befestigungskappe kann in das Einsetzloch montiert sein, um die Trennung des Trockners zu verhindern, der in den ersten Montageraum eingesetzt ist und um zu verhindern, dass das Klimakältemittel von dem Klimakältemitteltrocknerabschnitt entkommt bzw. entweicht.
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Der Akkumulatorabschnitt kann einen zweiten Montageraum haben, in welchem ein Akkumulator angeordnet ist.
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Der Kühler kann von einem Niedrigtemperaturtyp sein, um mit einem Reservoir-Tank verbunden zu sein, und ein Kühlgebläse kann auf der Rückseite davon angeordnet sein.
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Der Kondensator kann einen Wärmetauscher aufweisen, von dem eine Mehrzahl von Platten miteinander laminiert bzw. übereinander gestapelt ist.
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Ein Klimatisierungssystem für ein Fahrzeug, welches aufweist ein Expansionsventil, das ein Fluid bzw. flüssiges Klimakältemittel expandiert, einen Verdampfer, der expandiertes Klimakältemittel verdampft durch Wärmeaustausch mit Luft, und einen elektrisch angetriebenen Kompressor, der gasförmiges Klimakältemittel von dem Verdampfer erhält, um das gasförmige Klimakältemittel zu komprimieren, wobei diese mit einer bzw. durch eine Klimakältemittelleitung verbunden sind, kann aufweisen einen wassergekühlten Kondensator, welcher ein Kühlmittel, das von einem Kühler zugeführt ist, durch eine Kühlmittelleitung zirkuliert und das Klimakältemittel durch Wärmeaustausch mit dem Klimakältemittel, das von dem elektrisch angetriebenen Kompressor zugeführt wird, kondensiert, und einen Wärmetauscher, der an bzw. in der Klimakältemittelleitung angeordnet ist zwischen dem wassergekühlten Kondensator und dem Verdampfer, wobei ein Klimakältemittel im flüssigen Zustand von mittlerer Temperatur und hohem Druck, das den wassergekühlten Kondensator passiert, Wärme austauscht mit einem Niedrigtemperatur/Druck Klimakältemittel, das den Verdampfer passiert, im Wärmetauscher, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kühlgebläse auf der Rückseite des Kühlers angeordnet ist, um auf diesen Luft zu blasen, und der Kühler mit dem Reservoir-Tank durch die Kühlmittelleitung verbunden ist, und Kühlmittel mittels einer Wasserpumpe, die an bzw. in der Kühlmittelleitung angeordnet ist, durch den Kühler zirkuliert wird.
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Der wassergekühlte Kondensator kann aufweisen einen Abstrahlabschnitt, welcher das Klimakältemittel, das von dem elektrisch angetriebenen Kondensator zugeführt wird, zirkuliert und das Klimakältemittel kondensiert durch Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel, und einen Aufnahmetrocknerabschnitt, der das kondensierte Klimakältemittel durch den Abstrahlabschnitt erhält und der integral mit dem Abstrahlabschnitt ausgebildet ist, um mit dem Abstrahlabschnitt verbunden zu sein, sodass Gas und Flüssigkeit des Klimakältemittels separiert werden und das Wasser davon bzw. die Flüssigkeit davon eliminiert wird.
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Der Wärmetauscher kann eine Doppelrohrstruktur haben, wobei ein Mitteltemperatur und Hochdruck Klimakältemittel in Flüssigzustand und ein Niedrigtemperatur/Druck Klimakältemittel, das zu Gas umzuwandeln ist, in entgegengesetzte Richtungen strömen, um Wärme miteinander auszutauschen.
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Ein Akkumulator kann an bzw. in der Klimakältemittelleitung zwischen dem elektrisch angetriebenen Kompressor und dem Wärmetauscher angeordnet sein, um dem elektrisch angetriebenen Kompressor ausschließlich zu Gas umgewandeltes Klimakältemittel zuzuführen unter (von) dem gemischten Klimakältemittel aus Flüssigkeit und Gas, das den Wärmetauscher passiert.
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Der Kondensator für ein Fahrzeug gemäß unterschiedlicher Aspekte der vorliegenden Erfindung kann vom laminierten bzw. gestapelten Plattentyp sein, bei dem ein Aufnahmetrockner und ein Akkumulator integral ausgebildet sind, und kann ein Kühlmittel verwenden, um ein Klimakältemittel zu kondensieren, kann das kondensierte Klimakältemittel durch Wärmeaustausch mit einem gasförmigen Klimakältemittel von Niedrigtemperatur/Druck, das von dem Verdampfer zugeführt wird, unterkühlen, kann eine separate Vorrichtung zum Unterkühlen des kondensierten Klimakältemittels vermeiden, vereinfacht die Komponenten und Verbindungsrohre, um Kosten und Gewicht zu sparen, und vergrößert einen Abstrahlbereich durch Reduzieren des Volumens eines Aufnahmetrockners, sodass die Kühleffizienz und Leistung eines Fahrzeugs verbessert werden.
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Das Klimakältemittel, das in dem Hauptabstrahlabschnitt kondensiert wird, kann zu dem unterkühlenden Kühler zugeführt werden, um durch Wärmeaustausch mit einem Niedrigtemperatur/Druck gasförmigen Klimakältemittel unterkühlt zu werden, sodass eine separate Vorrichtung oder ein Rohr zum Unterkühlen des kondensierten Klimakältemittels nicht erforderlich ist, sodass noch mehr Kosten eingespart werden können.
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Der Aufnahmetrocknerabschnitt kann integral darin ausgebildet sein, um das Volumen des Kondensators zu reduzieren, wodurch die Kondensier-Effizienz und die Kühleffizienz verbessert werden, und eine Insgesamt-Kühlleistung des Fahrzeug-Klimatisierungssystems ist verbessert, ohne die Erhöhung der Abstrahlfläche bzw. des Abstrahlbereichs und ohne eine Abmessungsvergrößerung.
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Der Akkumulatorabschnitt kann integral darin ausgebildet sein und nur gasförmiges Klimakältemittel wird dem Kompressor zugeführt, sodass Schaden am Kompressor, der durch flüssiges Klimakältemittel verursacht würde, verhindert ist, wodurch die Haltbarkeit des Kompressors verbessert wird.
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Demgemäß, wenn ein Klimatisierungssystem für ein Fahrzeug gemäß zahlreicher Aspekte der vorliegenden Erfindung angewendet wird, wird die Wärmeaustauscheffizienz verbessert durch Wärmeaustausch, welcher potentielle Wärme eines Mitteltemperatur/Hochdruck flüssigen Klimakältemittels und eines Niedrigtemperatur/Niedrigdruck verflüssigenden gemischten Klimakältemittels verwendet, und daher werden der Unterkühlbereich und die Temperatur vergrößert, um die Insgesamt-Kühlleistung des Systems eines umweltfreundlichen Fahrzeugs zu verbessern, bei welchem ein elektrisch angetriebener Kompressor verwendet wird.
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Wenn der Unterkühlbereich vergrößert wird, dann kann die Strömungsrate des Klimakältemittels vergrößert werden durch eine Öffnungsratenvergrößerung des Expansionsventils, und eine Überhitzung des Klimakältemittels wird reduziert unter einen vorbestimmten Wert, sodass eine Erhöhung der Innentemperatur verhindert wird und eine Hitzeverschlechterung des elektrisch angetriebenen Kompressors 509 wird verhindert, nachdem der elektrisch betriebene Kompressor das Klimakältemittel komprimiert.
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Die Effizienz des Verdampfers kann verbessert werden durch die Strömungsratenvergrößerung des Klimakältemittels, und wenn die Überhitzung reduziert wird durch Anwenden des Akkumulators, wird das flüssige Klimakältemittel, das nicht in ein überhitztes Gas umgewandelt worden ist, dem Kompressor zugeführt, Schaden am elektrisch angetriebenen Kompressor wird verhindert, und die Haltbarkeit des elektrisch angetriebenen Kompressors und die Gesamt-Haltbarkeit des Klimatisierungssystem sind verbessert.
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Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben weitere Merkmale und Vorteile, die ersichtlich werden aus den angehängten Zeichnungen, die hierin mit einbezogen sind, und aus der nachfolgenden Detailbeschreibung.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Blockdiagramm eines exemplarischen Fahrzeugklimatisierungssystems, für welches ein Kondensator für ein Fahrzeug gemäß der Erfindung verwendet wird.
- 2 ist eine perspektivische Ansicht eines exemplarischen Kondensators für ein Fahrzeug gemäß der Erfindung.
- 3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A von 2.
- 4 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie B-B von 2.
- 5 ist ein Blockdiagramm eines exemplarischen Klimatisierungssystems für ein Fahrzeug gemäß der Erfindung.
- 6 ist ein Schaubild, welches herkömmliche Technik mit einem Klimakältemittelkreislauf eines exemplarischen Klimatisierungssystems für ein Fahrzeug gemäß der Erfindung vergleicht.
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DETAILBESCHREIBUNG
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Es wird nun Bezug genommen auf die zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, von denen Beispiele in den angehängten Zeichnungen erläutert sind und nachfolgend beschrieben werden. Obwohl die Erfindung in Bezug auf exemplarische Ausführungsformen beschrieben wird, ist zu verstehen, dass die Erfindung nicht auf diese exemplarischen Ausführungen eingeschränkt ist. Im Gegenteil umfasst die Erfindung nicht nur diese exemplarischen Ausführungsformen, sondern auch zahlreiche Alternativen, Modifikationen, Abwandlungen und andere Ausführungsformen, insofern innerhalb des Schutzumfangs der angehängten Ansprüche.
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1 ist ein Blockdiagramm eines Fahrzeugs bzw. Kraftfahrzeug-Klimatisierungssystems, bei welchem ein Kondensator für ein Fahrzeug gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird. 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Kondensators für ein Fahrzeug gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, 3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A von 2, und 4 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie B-B von 2.
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Mit Bezug auf die Zeichnungen ist ein Kondensator 100 für ein Fahrzeug gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung für ein Klimatisierungssystem angewendet, welches aufweist ein Expansionsventil 101, welches ein flüssiges Klimakältemittel expandiert, einen Verdampfer 103, welcher das expandierte Klimakältemittel durch Wärmetausch mit Luft verdampft, und einen Kompressor 105, welcher das gasförmige Klimakältemittel von dem Verdampfer 103 komprimiert.
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Der Kondensator 100 ist zwischen dem Kompressor 105 und dem Expansionsventil 101 angeordnet, zirkuliert Kühlmittel, das von einem Kühler 107 zugeführt wird, und kondensiert das Klimakältemittel durch Wärmeaustausch mit dem Klimakältemittel, das von dem Kompressor 105 zugeführt wird.
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Der Kühler 107 ist von Niedrigtemperaturtyp und ist mit einem Reservoir-Tank 108 verbunden, und ein Kühlgebläse 109 ist auf der Rückseite des Kühlers 107 angeordnet.
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Der Kondensator 100 für ein Fahrzeug gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung ist von einem laminierten Plattentyp, bei dem ein Aufnahmetrockner und ein Akkumulator integral ausgebildet sind, und der Kondensator 100 verwendet ein Kühlmittel zum Kondensieren des Klimakältemittels, unterkühlt das kondensierte Klimakältemittel durch Wärmeaustausch mit einem Niedrigtemperatur/Druck gasförmigen Klimakältemittel, das von dem Verdampfer 103 zugeführt wird, kann eine separate Vorrichtung zum Unterkühlen des kondensierten Klimakältemittels vermeiden, vereinfacht Komponenten und Verbindungsrohre, um Kosten und Gewicht zu sparen, und vergrößert einen Abstrahlbereich durch Reduzieren des Volumens eines Aufnahmetrockners, sodass die Kühleffizienz und Leistung eines Fahrzeugs vergrößert werden.
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Ebenso ist ein Akkumulator integral darin ausgebildet, und nur gasförmiges Klimakältemittel wird dem Kompressor zugeführt, sodass Schaden am Kompressor verhindert werden und die Haltbarkeit des Kompressors vergrößert werden.
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Hierzu, wie aus 1 und 2 ersichtlich ist, weist der Kondensator 100 für ein Fahrzeug gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung auf einen Hauptabstrahlabschnitt 110, einen Aufnahmetrocknerabschnitt 130, einen Unterkühl-Kühler bzw. einen unterkühlenden Kühler 140 und einen Akkumulatorabschnitt 150, und diese werden nachfolgend beschrieben.
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Der Hauptabstrahlabschnitt 110 weist eine obere und eine untere Abdeckung 111 und 113 (obere und untere Deckelplatte), und eine Mehrzahl von Platten 115 auf, die zwischen die obere Abdeckung 111 und die untere Abdeckung 113 zwischenlaminiert bzw. dazwischen gestapelt sind.
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Der Hauptabstrahlabschnitt 110 ist mit einem Kühler 107 verbunden, um Kühlmittel zu zirkulieren, um ein Klimakältemittel zu zirkulieren, das von einem Kompressor 105 zugeführt wird, und um das Klimakältemittel durch Wärmeaustausch zu kondensieren.
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Das Kühlmittel und das Klimakältemittel strömen in entgegengesetzte Richtungen im Hauptabstrahlabschnitt 111, um effektiv und effizient Wärme auszutauschen.
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Das Kühlmittel und das Klimakältemittel werden nicht miteinander vermischt und fließen demgemäß jeweils durch eine zugehörige Klimakältemittelpassage 117 und eine Kühlmittelpassage 119, welcher alternierend bzw. abwechselnd zwischen den Platten 115 angeordnet sind, um nicht miteinander in Fluidverbindung zu stehen im Hauptabstrahlabschnitt 110, und, wie aus 3 und 4 ersichtlich ist, strömen das Kühlmittel und das Klimakältemittel in entgegengesetzte Richtungen zueinander, um Wärme gegeneinander auszutauschen.
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Bei einer exemplarischen Ausführungsform weist die obere Abdeckung 111 einen Kühlmitteleinlass 121 und einen Kühlmittelauslass 123 auf, die auf der einen Seite und der anderen Seite (einer Längsrichtung) des Hauptabstrahlabschnitts 110 ausgebildet sind, wobei das Kühlmittel durch den Einlass von dem Kühler 107 strömt oder durch den Auslass ausgegeben bzw. ausgelassen wird.
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Ein Klimakältemitteleinlass 125 ist auf der Seite des Kühlmittelauslasses 123 ausgebildet, und Hochtemperatur und Hochdruckklimakältemittel strömt in den Einlass 125, und ein Gas-Klimakältemittelauslass 151, der mit dem Kompressor 105 verbunden ist, ist an der zu dem Akkumulatorabschnitt 150 korrespondieren Seite ausgebildet.
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Der Klimakältemitteleinlass 125 ist auf der einen Seite der oberen Abdeckung 111 ausgebildet, und der Kühlmittelauslass 123 ist auf der entgegengesetzten Seite des Kühlmitteleinlasses 121 ausgebildet, sodass Kühlmittel in entgegengesetzter Richtung zu dem Klimakältemittel strömt.
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Bei der exemplarischen Ausführungsform erhält der Aufnahmetrocknerabschnitt 130 kondensiertes Klimakältemittel durch den Hauptabstrahlabschnitt 110 und ist integral ausgebildet mit einem Ende des Hauptabstrahlabschnitts 110, um mit dem Hauptabstrahlabschnitt 110 verbunden zu sein, um Gas und Flüssigkeit des Klimakältemittels voneinander zu separieren und um Wasser zu eliminieren. Der Aufnahmetrocknerabschnitt und der Hauptabstrahlabschnitt können auch monolithisch (miteinander) ausgebildet sein.
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Eine erste Verbindungspassage 127 ist an einer unteren Seite des Hauptabstrahlabschnitts 110 ausgebildet, sodass das Klimakältemittel, welches durch Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel kondensiert wird, in den Aufnahmetrocknerabschnitt 130 durch die Passage 127 fließt bzw. fließen kann.
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Der Aufnahmetrocknerabschnitt 130 reduziert das Volumen durch einen Aufnahmetrockner, welcher die gleiche Gestalt hat wie der Kondensator 100, um in der Lage zu sein, auf ein separates Rohr zu verzichten, verglichen mit einem herkömmlichen Zylinderaufnahmetrockner.
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Ein erster Montageraum 131 ist in dem Aufnahmetrocknerabschnitt 130 ausgebildet, und ein Einsetzloch 133 ist in der unteren Abdeckung 113 ausgebildet, zugeordnet zu dem ersten Montageraum 131 bei der vorliegenden Ausführungsform.
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Ein Trockner 135 ist in den ersten Montageraum 131 durch das Einsetzloch 133 hindurch eingesetzt, und der Trockner 135 eliminiert Wasser in dem Klimakältemittel, das von dem Hauptabstrahlabschnitt 110 zugeführt wird.
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Der Trockner 135 ist in dem Aufnahmetrocknerabschnitt 130 angeordnet, um in der Lage zu sein, ausgewechselt zu werden, gemäß einem Auswechselzyklus durch das Einsetzloch 133.
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Ein Filter ist integral im bzw. mit dem Trockner 135 ausgebildet, um Fremdpartikel auszufiltern, die im Klimakältemittel im Aufnahmetrocknerabschnitt 130 vorliegen.
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Der Aufnahmetrocknerabschnitt 130 eliminiert Wasser in dem Klimakältemittel durch den Trockner 135 und filtert Fremdpartikel durch den Filter aus, um zu verhindern, dass Fremdpartikel zu dem Expansionsventil 101 zugeführt werden.
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Demgemäß verstopft das Expansionsventil 101 nicht durch Fremdpartikel im Klimakältemittel.
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Eine Befestigungskappe 137 ist im Einsetzloch 133 angeordnet, um ein Trennen des Trockners 135 zu verhindern, welcher in den ersten Montageraum 131 eingesetzt ist, und um Leckage des Klimakältemittels des Aufnahmetrocknerabschnitts 130 zu vermeiden.
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Der unterkühlende Kühler 140 ist integral mit einem unteren Abschnitt des Hauptabstrahlabschnitts 110 zwischen dem Hauptabstrahlabschnitt 110 und dem Aufnahmetrocknerabschnitt 130 ausgebildet. Der unterkühlende Kühler und der Hauptabstrahlabschnitt können monolithisch miteinander ausgebildet sein.
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Der unterkühlende Kühler 140 zirkuliert Niedrigtemperatur/Druck gasförmiges Klimakältemittel, das von dem Verdampfer 103 zugeführt wird, und unterkühlt das Klimakältemittel, welches von dem Aufnahmetrocknerabschnitt 130 zugeführt wird, durch Wärmeaustausch mit dem Niedrigtemperatur/Druck gasförmigen Klimakältemittel.
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Der unterkühlende Kühler 140 hat eine zweite Verbindungspassage 141, die an dem einen oberen Endabschnitt zugeordnet zu dem Aufnahmetrocknerabschnitt 130 ausgebildet ist, sodass das Klimakältemittel, von dem Flüssigkeit und Gas separiert sind und von dem Wasser eliminiert ist, von dem Aufnahmetrocknerabschnitt 130 zugeführt wird bei der vorliegenden exemplarischen Ausführungsform.
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Der unterkühlende Kühler 140 hat eine Klimakältemittelpassage, durch welche Klimakältemittel, das in der zweiten Verbindungspassage 141 einfließt von dem Aufnahmetrocknerabschnitt 130, strömt, und hat eine Gasförmiges-Klimakältemittel-Passage 117, durch welche Niedrigtemperatur/Druck (Klimakältemittel), das von dem Verdampfer 103 zugeführt wird, strömt, wobei das kondensierte Klimakältemittel der Klimakältemittelpassage 117 und das gasförmige Klimakältemittel der Gasförmiges-Klimakältemittel-Passage 143 miteinander Wärme austauschen.
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Der unterkühlende Kühler 140 hat die Platte bzw. den Plattenaufbau mit den Platten 115, die abwechselnd aufeinander gestapelt bzw. laminiert sind, und das kondensierte Klimakältemittel, das den Aufnahmetrocknerabschnitt 130 passiert, und das Niedrigtemperatur und Niedrigdruck gasförmige Klimakältemittel fließen ohne sich zu mischen, um miteinander in Wärmeaustausch zu stehen durch die Klimakältemittelpassage 117 und die Gasförmiges-Klimakältemittel-Passage 143, die nicht miteinander in (Fluid-)Kommunikation sind.
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Die untere Abdeckung 113 hat einen Klimakältemittelauslass 129, der mit dem Expansionsventil 101 verbunden ist, wobei der Auslass 129 an dem einen Endabschnitt auf der entgegengesetzten Seite zu dem Aufnahmetrocknerabschnitt 130 zugehörig zu dem Klimakältemitteleinlass 125 angeordnet ist.
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Ferner hat die untere Abdeckung 113 einen Gasförmiges-Klimakältemittel-Einlass 147, der auf der einen Seite des unterkühlenden Lüfters 140 in der Nähe von dem Aufnahmetrocknerabschnitt 130 angeordnet ist, wobei das Niedrigtemperatur/Druck gasförmiges Klimakältemittel von dem Verdampfer 103 zugeführt ist.
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Der unterkühlende Kühler 140 hat eine dritte Verbindungspassage 145, die am anderen unteren Endabschnitt korrespondierend zu dem Akkumulatorabschnitt 150 ausgebildet ist, wobei das Niedrigtemperatur/Druck gasförmige Klimakältemittel, das von dem Verdampfer 103 zugeführt wird, durch die dritte Verbindungspassage 145 zu dem Akkumulatorabschnitt 150 strömt.
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Die dritte Verbindungspassage 145 ist auf der entgegengesetzten Seite der zweiten Verbindungspassage 141 ausgebildet, um Niedrigtemperatur gasförmiges Klimakältemittel zuzuführen, das dem unterkühlenden Kühler 140 zugeführt wird durch den Gasförmiges-Klimakältemittel-Einlass 147 zu dem Akkumulatorabschnitt 150.
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Der Akkumulatorabschnitt 150 ist integral mit dem Hauptabstrahlabschnitt 110 und dem anderen Ende des unterkühlenden Kühlers 140 ausgebildet, um mit dem unterkühlenden Kühler 140 verbunden zu sein, und erhält das Niedrigtemperatur/Druck Klimakältemittel, das den unterkühlenden Kühler 140 passiert, sodass nur das gasförmige Klimakältemittel zu dem Kompressor durch den Gasförmiges-Klimakältemittel-Auslass 151 zugeführt wird. Die Abschnitte des Akkumulatorabschnitts, des Hauptabstrahlabschnitts und des unterkühlenden Kühlers können monolithisch (miteinander) ausgebildet sein.
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Der Akkumulatorabschnitt 150 hat einen zweiten Montageraum 155 für einen Akkumulator 153, und der Akkumulator 153 führt nur gasförmiges Klimakältemittel zu dem Kompressor 105 durch den Gasförmiges-Klimakältemittel-Auslass 151.
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Der Akkumulatorabschnitt 150 ist integral ausgebildet mit dem Hauptabstrahlabschnitt 110 auf der entgegengesetzten Seite des Aufnahmetrocknerabschnitts 130 und mit dem anderen Abschnitt des unterkühlenden Kühlers 140, wobei das gasförmige Klimakältemittel dem Kompressor 105 durch den Akkumulator 153 zugeführt wird, um zu verhindern, dass das flüssige Klimakältemittel dem Kompressor 105 zugeführt wird.
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Demgemäß erhält der Kompressor 105 nur gasförmiges Klimakältemittel von dem Akkumulatorabschnitt 150, und Schlechtlauf oder Schäden, die von flüssigem Klimakältemittel verursacht werden, werden verhindert, und die Haltbarkeit des Kompressors wird verbessert.
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Der Aufnahmetrocknerabschnitt 130 ist integral mit der einen Seite des unterkühlenden Kühlers 140 und des Hauptabstrahlabschnitts 110 in der vorliegenden Ausführungsform ausgebildet, und Klimakältemittel oder Kühlmittel werden nicht dem verbleibenden Abschnitt mit Ausnahme des Hauptabstrahlabschnitts 110 und des unterkühlenden Kühlers 140 und der ersten und der zweiten Verbindungspassage 127 und 141 in der Höhenrichtung des Kondensators 100 zugeführt. Die Abschnitte des Aufnahmetrocknerabschnitts, des unterkühlenden Kühlers und des Hauptabstrahlabschnitts können monolithisch (miteinander) ausgebildet sein.
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Der Akkumulatorabschnitt 150 ist integral mit der anderen Seite des Hauptabstrahlabschnitts 110 und dem unterkühlenden Kühler 140 ausgebildet, und Klimakältemittel oder Kühlmittel wird nicht einem verbleibenden Abschnitt zugeführt mit Ausnahme des unterkühlenden Kühlers 140 und der dritten Verbindungspassage 145 in Höhenrichtung des Kondensators 100. Der Akkumulatorabschnitt, der Hauptabstrahlabschnitt und der unterkühlende Kühler können (miteinander) monolithisch ausgebildet sein.
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In der vorliegenden exemplarischen Ausführungsform ist ein Wärmetransferverhinderungsabschnitt 160 zwischen dem Hauptabstrahlabschnitt 110 und dem unterkühlenden Kühler 140 ausgebildet, um einen Wärmetransfer zwischen dem Klimakältemittel, das den Hauptabstrahlabschnitt 110 passiert, und dem unterkühlten Klimakältemittel, das den unterkühlenden Kühler 140 passiert, zu verhindern.
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Der Wärmetransferverhinderungsabschnitt 160 ist gebildet durch Zuführen von N2 Gas durch eine Mehrzahl von verteilten Verbindungslöchern 161, die während des Stapelns bzw. Laminierens der Platten 115 zwischen dem Hauptabstrahlabschnitt 110 und dem unterkühlenden Kühler 140 ausgebildet sind.
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Die verteilten Löcher 161 lassen das Gas aus, das beim Schweißen der Platten 115 (beim Verschweißen) erzeugt wird, die laminiert werden, um eine Schweißfehlerrate zu verringern, und stellen eine N2-Gaszuführpassage bereit, um einen Wärmetransferverhinderungsabschnitt 160 zu bilden.
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Die verteilten Löcher 161 werden nach dem Zuführen des N2-Gases dort hinein geschlossen, um den Wärmetransferverhinderungsabschnitt 150 zu bilden.
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Der Kondensator 100 gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Wärmetauschtypkondensator, bei welchem eine Mehrzahl von Platten 115 aufeinander gestapelt bzw. aufeinander laminiert ist.
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Das heißt, bei dem Kondensator 100 für ein Fahrzeug gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung wird das Kühlmittel, das durch den Kühler 107 gekühlt ist, zu dem Hauptabstrahlabschnitt 110 durch den Kühlmitteleinlass 121 zugeführt.
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Das einströmende Kühlmittel zirkuliert entlang der Kühlmittelpassage 119, die zwischen den Platten 115 im Hauptabstrahlabschnitt 110 ausgebildet ist, und wird zu dem Kühler 107 durch den Kühlmittelauslass 123 erneut ausgelassen.
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Zu diesem Zeitpunkt fließt Klimakältemittel von dem Kompressor 105 in den Hauptabstrahlabschnitt 110 durch den Klimakältemitteleinlass 125 und fließt durch die Klimakältemittelleitung 117, die abwechselnd zu der Kühlmitteleitung 119 angeordnet ist.
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Demgemäß strömen Kühlmittel und Klimakältemittel, die in dem Hauptabstrahlabschnitt 110 strömen, in entgegengesetzte Richtungen und tauschen gegeneinander Wärme aus. Falls der Wärmeaustausch des Kühlmittels und des Klimakältemittels vervollständigt ist, wird das gekühlte und kondensierte Klimakältemittel dem Aufnahmetrocknerabschnitt 130 durch die erste Verbindungsleitung 127 zugeführt.
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Das kondensierte Klimakältemittel zirkuliert im Aufnahmetrocknerabschnitt 130. Zu dieser Zeit wird eine Gas-Flüssigkeits-Trennung durchgeführt, und die Feuchtigkeit in dem Klimakältemittel wird von dem Trockner 135 entfernt. Hiernach wird das kondensierte Klimakältemittel dem zweiten Wärmeabstrahlabschnitt 140 durch die zweite Verbindungsleitung 141 zugeführt.
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Das Klimakältemittel, das dem unterkühlenden Abstrahlabschnitt 140 zugeführt wird, zirkuliert durch die Klimakältemittelleitung 117 in dem unterkühlenden Abstrahlabschnitt 140.
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Zu dieser Zeit wird ein Niedrigtemperatur/Druck gasförmiges Klimakältemittel, das von dem Verdampfer 103 zugeführt wird, dem unterkühlenden Kühler 140 zugeführt nahe dem Aufnahmetrocknerabschnitt 130, und zwar durch den Gasförmiges-Klimakältemittel-Einlass 147, der in der unteren Abdeckung 113 ausgebildet ist.
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Das gasförmige Klimakältemittel, das dem unterkühlenden Kühler 140 zugeführt wird, fließt zu dem Akkumulatorabschnitt 150 durch die Gasförmiges-Klimakältemittel-Passage 143 und tauscht Wärme aus mit dem Klimakältemittel, das in der Klimakältemittelpassage 117 strömt.
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Demgemäß unterkühlt das gasförmige Klimakältemittel das Klimakältemittel, das von dem Aufnahmetrocknerabschnitt 130 zu dem unterkühlenden Kühler 140 zugeführt wird, durch Wärmeaustausch mit dem Klimakältemittel, das den Hauptabstrahlabschnitt 140 und den Aufnahmetrocknerabschnitt 130 passiert.
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Das Klimakältemittel, das zu dem unterkühlenden Kühler 140 zugeführt ist, tauscht Wärme aus mit dem gasförmigen Klimakältemittel, das zu unterkühlen ist, und wird durch den Klimakältemittelauslass 129 ausgelassen, um dem Expansionsventil 101 zugeführt zu werden.
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Das gasförmige Klimakältemittel, das dem Gasförmiges-Klimakältemittel-Einlass 147 zugeführt wird, tauscht Wärme aus mit dem unterkühlenden Kühler 140, um dem Akkumulatorabschnitt 150 durch die dritte Verbindungspassage 145 zugeführt zu werden.
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Das gasförmige Klimakältemittel, das dem Akkumulatorabschnitt 150 zugeführt wird, wird durch den Gasförmiges-Klimakältemittel-Auslass 151 ausgegeben in einem Zustand, in welchem das Gas von dem verbleibenden Fluid/Flüssig-Klimakältemittel abgetrennt ist, um dem Kompressor 105 zugeführt zu werden, der mit dem Gasförmiges-Klimakältemittel-Auslass 151 verbunden ist.
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Da der Aufnahmetrocknerabschnitt 130 und der Akkumulatorabschnitt 150 integral ausgebildet sind mit dem einen Endabschnitt des Hauptabstrahlabschnitts und des unterkühlenden Kühlers 110 und 140, können zusätzliche Verbindungsrohre zum Verbinden des Aufnahmetrocknerabschnitts 130 mit dem ersten und dem zweiten Wärmeabstrahlabschnitt 110 und 120 vermieden werden. Zusätzlich, da der Aufnahmetrockner des Aufnahmetrocknerabschnitts 130 die gleiche Gestalt wie der Kondensator 100 hat, kann Totraum minimiert werden.
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Ferner, da nur gasförmiges Klimakältemittel dem Kompressor 105 durch den Akkumulatorabschnitt 150 zugeführt wird, werden Schäden und Fehler des Kompressors 105 vermieden und die Haltbarkeit davon wird verbessert.
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Ferner, da der Wärmetransferverhinderungsabschnitt 160 verhindert, dass das Klimakältemittel im Hauptabstrahlabschnitt 110 mit dem im unterkühlenden Kühler 140 Wärme tauscht, kann die Insgesamt-Kondensationseffizienz verbessert werden und die Kühleffizienz des Kondensators 100 kann verbessert werden.
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Bei dem Kondensator 100 für ein Fahrzeug gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die bislang beschrieben wurde mit Bezug auf die Zeichnungen, wurde es als ein exemplarisches Ausführungsbeispiel beschrieben, dass der Hauptabstrahlabschnitt 110, der Aufnahmetrocknerabschnitt 130, der unterkühlende Kühler 140 und der Akkumulatorabschnitt 150 zwischen der oberen und der unteren Abdeckung 111 und 113 durch Stapeln bzw. Laminieren einer Mehrzahl von Platten 115 ausgebildet sind, aber dies ist hierauf nicht beschränkt, und nur die laminierte Struktur der Mehrzahl von Platten 115 kann den Hauptabstrahlabschnitt 110, den unterkühlenden Kühler 140, den Aufnahmetrocknerabschnitt 130 und den Akkumulatorabschnitt 150 ohne die obere und die unter Abdeckung 111 und 113 ausbilden.
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Wie oben erläutert ist der Kondensator 100 für ein Fahrzeug bzw. Kraftfahrzeug gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vom laminierten Plattentyp, bei dem der Aufnahmetrockner und der Akkumulator integral miteinander ausgebildet sind, und der Kondensator 100 verwendet ein Kühlmittel, um das Klimakältemittel zu kondensieren und unterkühlt das kondensierte Klimakältemittel durch Wärmeaustausch mit dem Niedrigtemperatur/Druckgasförmigen Klimakältemittel, das von dem Verdampfer 103 zugeführt wird, um die Struktur der Verbindungsrohre zu vereinfachen, um die Komponentenanzahl zu verringern und um die Kosten und das Gewicht zu verringern.
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Das Klimakältemittel, das im Hauptabstrahlabschnitt 110 kondensiert wird, wird dem unterkühlenden Kühler 140 zugeführt, um durch Wärmeaustausch mit dem Niedrigtemperatur/Druck gasförmigen Klimakältemittel unterkühlt zu werden, sodass eine separate Vorrichtung oder ein separates Rohr zum Unterkühlen des kondensierten Klimakältemittels nicht erforderlich ist und damit weiter Kosten eingespart sind.
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Der Aufnahmetrocknerabschnitt 140 ist darin integral ausgebildet, um Volumen des Kondensators 100 zu reduzieren, und daher sind die Kondensiereffizienz und die Kühleffizienz verbessert, und die Insgesamt-Kühlleistung des Fahrzeugklimatisierungssystems ist verbessert, ohne eine Erhöhung der Abstrahlfläche und eine Abmessungserhöhung.
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Der Akkumulatorabschnitt 150 ist integral darin ausgebildet und nur gasförmiges Klimakältemittel wird dem Kompressor zugeführt, sodass Schäden am Kompressor, die durch flüssiges Klimakältemittel verursacht würden, verhindert werden, und die Haltbarkeit des Kompressors ist verbessert.
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Dadurch wird die Insgesamt-Produktqualität des Kondensators 100 verbessert.
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5 zeigt ein Blockdiagramm eines Klimatisierungssystems für ein Fahrzeug gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung.
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Mit Bezug auf die Zeichnung ist die Wärmeaustauscheffizienz vergrößert durch Wärmeaustausch verwendend potentielle Wärme eines Mitteltemperatur/Hochdruck flüssigen Klimakältemittels und eines Niedrigtemperatur/Niedrigdruck Flüssigkeit/Gas gemischten Klimakältemittels, um eine Unterkühltemperatur zu vergrößern und um einen Unterkühlbereich zu vergrößern bei einem umweltfreundlichen Fahrzeug, bei dem ein elektrisch angetriebener Kompressor 505 verwendet wird, sodass die Gesamt-Kühlleistung verbessert ist bei einem Klimatisierungssystem 500 für ein Fahrzeug gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung.
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Wenn nur gasförmiges Klimakältemittel zugeführt wird zu dem elektrisch angetriebenen Kompressor 505 und der Unterkühlbereich vergrößert wird, wird die Überhitzung des Klimakältemittels reduziert auf einen Wert unter eine vorbestimmte Temperatur durch eine Flussratenerhöhung des Klimakältemittels, und eine Erhöhung der Innentemperatur ist verhindert, um zu verhindern einer Wärmeverschlechterung und eines Schadens des elektrisch angetriebenen Kompressors nach dem Komprimieren des Klimakältemittels durch den elektrisch angetriebenen Kompressor 505, sodass die Haltbarkeit und das Gesamtsystem verbessert sind.
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Hierzu ist ein Klimatisierungssystem 500 für ein Fahrzeug gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung, wie in 5 dargestellt, in einem Fahrzeug bereitgestellt und weist auf: ein Expansionsventil 501, welches Fluid/Flüssiges Klimakältemittel expandiert, einen Verdampfer 503, der das durch das Expansionsventil 501 expandierte Klimakältemittel verdampft und den Grad an Überhitzung minimiert, und einen elektrisch angetriebenen Kompressor 505, der das gasförmige Klimakältemittel von dem Verdampfer 503 erhält und das gasförmige Klimakältemittel komprimiert, wobei diese miteinander durch eine Klimakältemittelleitung R.L. miteinander verbunden sind.
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Das Klimatisierungssystem 500 für ein Fahrzeug gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung weist ferner auf einen Wasserkühlerkondensator bzw. wassergekühlten Kondensator 510 und einen Wärmetauscher 520, und diese werden nachfolgend im Detail beschrieben.
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Der Wasserkühlerkondensator 510 zirkuliert Kühlmittel, welches von dem Kühler 507 durch die Kühlmittelleitung C.L. zugeführt wird, um das Klimakältemittel durch Wärmeaustausch mit Klimakältemittel, das von dem elektrisch angetriebenen Kompressor 505 zugeführt wird, zu kondensieren.
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Der Kühler 507 ist ein Niedrigtemperaturtypkühler, der mit einem Reservoir-Tank 507 durch die Kühlmitteleitung C.L. zu verbinden ist, und zirkuliert Kühlmittel durch den Betrieb einer Wasserpumpe 506, die in der Kühlmittelleitung C.L. angeordnet ist, um das Kühlmittel durch Wärmeaustausch mit der Außenluft zu kühlen.
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Ein Kühlgebläse 509 ist auf der Rückseite des Kühlers 507 angeordnet, um auf diese Luft zu blasen.
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Das heißt, in der vorliegenden Ausführungsform, ist der wassergekühlte Kondensator 510 zwischen dem elektrisch angetriebenen Kompressor 505 und dem Expansionsventil 501 angeordnet, um Kühlmittel, das von dem Kühler 507 zugeführt wird, zu zirkulieren, und kondensiert das Klimakältemittel durch Wärmeaustausch mit dem Klimakältemittel, das von dem elektrisch angetriebenen Kompressor 505 zugeführt wird.
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Der Wasserkühlerkondensator 510 weist einen Abstrahlabschnitt 511 und einen Aufnahmetrocknerabschnitt 513 auf.
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Der Abstrahlabschnitt 511 zirkuliert das Klimakältemittel, das von dem elektrisch angetriebenen Kompressor 505 zugeführt wird, und kondensiert das Klimakältemittel durch Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel.
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Der Abstrahlabschnitt 511 ist ein Lamellenrohrtyp-Abstrahlabschnitt, aber er kann auch vom Plattentyp sein, bei dem eine Mehrzahl von Platten miteinander laminiert bzw. aufeinander gestapelt ist.
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Der Aufnahmetrocknerabschnitt 513 ist integral ausgebildet mit dem Abstrahlabschnitt 511, um mit dem Abstrahlabschnitt 511 verbunden zu sein, erhält das kondensierte Klimakältemittel des Abstrahlabschnitts 511, separiert Gas und Flüssigkeit hiervon, und eliminiert Feuchtigkeit.
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Das heißt, der Wasserkühlerkondensator 510, der oben beschrieben wurde, kondensiert das Klimakältemittel, das von dem elektrisch angetriebenen Kompressor 505 zugeführt wird, durch Wärmeaustausch mit dem gekühlten Kühlmittel, das von dem Kühler 507 durch den Abstrahlabschnitt 511 zugeführt wird.
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Danach bewirkt der Wasserkühlerkondensator 510, dass das kondensierte Klimakältemittel, das durch den Abstrahlabschnitt 511 Wärme austauscht, den Aufnahmetrocknerabschnitt 513 passiert, separiert Flüssigkeit und Gas aus dem Klimakältemittel und eliminiert Feuchtigkeit.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist der Wärmetauscher 520 angeordnet in der Klimakältemittelleitung R.L. zwischen dem Wasserkühlerkondensator 510 und dem Verdampfer 503 und bewirkt, dass ein Mitteltemperatur/Hochdruck-Flüssig-Klimakältemittel, das den Wasserkühlerkondensator 510 passiert, Wärme austauscht mit dem Niedrigtemperatur/Niedrigdruck verflüssigenden Klimakältemittel, das den Verdampfer 503 passiert.
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Der Wärmetauscher 520 ist vom Doppelrohrtyp, wobei das Mitteltemperatur/Hochdruck Flüssig-Klimakältemittel und das Niedrigtemperatur/Niedrigdruck Klimakältemittel dorthin durch in entgegengesetzte Richtungen strömen.
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Der Wärmetauscher 520 bewirkt, dass das Klimakältemittel, das den Wasserkühlerkondensator 510 passiert, Wärme tauscht mit dem Klimakältemittel, das den Verdampfer 503 passiert, und daher wird die Wärmeaustauscheffizienz vergrößert.
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Bei der vorliegenden exemplarischen Ausführungsform verdampft der Verdampfer 3 das expandierte Klimakältemittel durch Wärmetausch mit Luft und hält einen gleichförmigen Grad an Überhitzung des Klimakältemittels aufrecht, um die Leistung davon zu maximieren in einem Zustand des Minimierens des Grads an Überhitzung des Klimakältemittels durch den Wärmetauscher 520 vom Doppelrohrtyp.
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Demgemäß vergrößert das Mitteltemperatur/HochdruckKlimakältemittel, das den Wasserkühlerkondensator 510 passiert, die Unterkühltemperatur und den Unterkühlbereich im Vergleich mit herkömmlicher Technik, und, wenn der Unterkühlbereich vergrößert ist, ist die Strömungsrate des Klimakältemittels vergrößert durch Einstellen der Öffnungsrate des Expansionsventils 501, um in der Lage zu sein, die Überhitzung auf kleiner als der vorbestimmte Wert zu reduzieren.
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Ein Akkumulator 530 ist zwischen dem elektrisch angetriebenen Kompressor 505 und dem Wärmetauscher 520 in der Klimakältemitteleitung R.L. angeordnet, um dem elektrisch angetriebenen Kompressor 505 mit nur gasförmigem Klimakältemittel des Flüssig/Gas-Klimakältemittels, das den Wärmetauscher 520 passiert, zu versorgen.
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Der Akkumulator 530 speichert das Fluid/flüssige Klimakältemittel des Gas/flüssig gemischten Klimakältemittels und verdampft das Fluid/Flüssig-Klimakältemittel, um das gasförmige Klimakältemittel dem elektrisch angetriebenen Kompressor 505 zuzuführen, sodass die Effizienz und die Haltbarkeit des elektrisch angetriebenen Kompressors 505 verbessert werden.
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Ein Klimakältemittelzyklus eines Klimatisierungssystems 500 eines Fahrzeugs gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung ist mit Bezug auf 6 nachfolgend beschrieben.
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6 zeigt ein Schaubild, welches herkömmliche Technik mit einem Klimakältemittelkreislauf eines Klimatisierungssystems für ein Fahrzeug gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung vergleicht.
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Der Klimakältemittelkreislauf zeigt die Beziehung der Enthalpie gemäß dem Druck.
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ΔT und ΔT1 bezeichnen Unterkühlen, T ist die Auslasstemperatur des Kompressors, ΔT2, ΔT3 und ΔT4 zeigen Überhitzen, und Δh und Δh' zeigen eine Enthalpie des vergrößerten Verdampfers.
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Ein Unterkühlen in einem Klimatisierungssystem 500 für ein Fahrzeug gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird vergrößert (ΔT1 > ΔT), verglichen mit herkömmlicher Technik (ΔT).
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Das heißt, bei der vorliegenden Ausführungsform kondensiert der Wasserkühlerkondensator 510 das einströmende Klimakältemittel zu Mitteltemperatur/Hochdruck flüssiges Klimakältemittel durch Kühlen des einströmenden Klimakältemittels durch Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel, und das Mitteltemperatur und Hochdruck flüssige Klimakältemittel tauscht ferner Wärme aus mit dem Niedrigtemperatur/Niedrigdruck verflüssigenden Klimakältemittel, welches vom Verdampfer 503 ausgegeben wird, durch den Wärmetauscher 520, und daher ist die Wärmeaustauscheffizienz vergrößert und die Unterkühltemperatur und der Unterkühlbereich sind vergrößert im Vergleich zu herkömmlicher Technik.
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Demgemäß ist die Enthalpie (Δh') des Verdampfers 503 vergrößert (Δh' > Δh) im Vergleich zur Verdampfer-Enthalpie (Δh) von herkömmlicher Technik 1 und herkömmlicher Technik 2, wobei dies bedeutet, dass das flüssige Klimakältemittel zu gasförmigem Klimakältemittel Verhältnis vergrößert ist durch Vergrößern der Strömungsrate des Klimakältemittels gemäß einer Öffnungsratenvergrößerung des Expansionsventils 501, und daher ist die Kühlleistung dadurch vergrößert.
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Im Falle, dass die Unterkühltemperatur und der Unterkühlbereich vergrößert sind, ist die Strömungsrate des Klimakältemittels vergrößert durch Vergrößern der Öffnungsrate des Expansionsventils 501, sodass die Überhitzung ΔT4 der vorliegenden Ausführungsform verringert werden kann im Vergleich zur Überhitzung ΔT2 einer herkömmlichen Technik 1 und im Vergleich zur Überhitzung ΔT3 einer herkömmlichen Technik 2.
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Demgemäß ist die Ausgabetemperatur T1 des Kompressors 505 der vorliegenden Ausführungsform erheblich verkleinert im Vergleich zur Kompressor-Ausgabetemperatur T2 der herkömmlichen Technik 1 und der Kompressor-Ausgabetemperatur T3 der herkömmlichen Technik 2, wobei die Temperaturen abnehmen (T1 > T2 > T3).
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Demgemäß kann bei einem umweltfreundlichen Fahrzeug, für welches ein elektrisch angetriebener Kompressor 505 verwendet wird, welcher im Vergleich zu einem herkömmlichen mechanischen Kompressor wärmeempfindlich ist, Wärmezerstörung des elektrisch angetriebenen Kompressors und Wärmeverschlechterung desselben verhindert werden, und gasförmiges Klimakältemittel wird dem elektrisch angetriebenen Kompressor 505 durch den Akkumulator 530 zugeführt, sodass die Insgesamt-Haltbarkeit des elektrisch angetriebenen Kompressors 505 verbessert wird.
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Da das Wärmeverschlechterungsproblem des elektrisch angetriebenen Kompressors 505 gelöst ist, besteht kein Problem für eine Vergrößerung der Unterkühltemperatur des Unterkühlbereichs in der vorliegenden Ausführungsform.
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Demgemäß, wenn ein Klimatisierungssystem 500 für ein Fahrzeug gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung verwendet wird, wird die Wärmeaustauscheffizienz verbessert durch Wärmeaustausch unter Verwendung von potentieller Wärme eines Mitteltemperatur/Hochdruck flüssigen Klimakältemittels und eines Niedrigtemperatur/Niedrigdruck verflüssigenden gemischten Klimakältemittels, und daher werden der Unterkühlbereich und die Unterkühltemperatur erhöht (im Betrag), um die Gesamtkühlleistung des Systems eines umweltfreundlichen Fahrzeugs zu verbessern, bei welchem der elektrisch angetriebene Kompressor 505 verwendet wird.
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Ebenso, wenn der Unterkühlbereich vergrößert ist, ist die Strömungsrate des Klimakältemittels durch eine Öffnungsratenvergrößerung des Expansionsventils 501 vergrößert und die Überhitzung des Klimakältemittels ist reduziert unter einen vorbestimmten Wert, sodass eine Erhöhung einer Innentemperatur verhindert ist und Wärmeverschlechterung des elektrisch angetriebenen Kompressors 509 verhindert ist, nachdem der elektrisch angetriebene Kompressor 505 das Klimakältemittel komprimiert.
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Die Effizienz des Verdampfers 503 ist verbessert durch die Strömungsratenvergrößerung des Klimakältemittels, und, wenn die Überhitzung reduziert ist durch Verwendung eines Akkumulators 530, wird flüssiges Klimakältemittel, das nicht in Gas umgewandelt worden ist zu einer Überhitzung, nicht zum Kompressor 505 zugeführt, Schäden des elektrisch angetriebenen Kompressors 505 sind vermieden und die Haltbarkeit des elektrisch angetriebenen Kompressors 505 und die Gesamt-Haltbarkeit des Klimatisierungssystems 500 sind verbessert.
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Zur Erleichterung in der Erläuterung und akkuraten Definition in den angehängten Ansprüchen sind Ausdrücke wie oben oder unten, hinten und dergleichen dazu verwendet, um Merkmale der exemplarischen Ausführungsform mit Bezug auf die Positionen solcher Merkmale, wie in den Figuren dargestellt, zu beschreiben.
