DE102012113059A1

DE102012113059A1 - Kühlsystem für Fahrzeug

Info

Publication number: DE102012113059A1
Application number: DE102012113059.0A
Authority: DE
Inventors: Jae Yeon Kim; Wan Je Cho; Sang-Ok Lee; Yoon Sung Kim; Yong-Nam Ahn; Jun-II Jang; Soon-Jong Lee
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp; Halla Visteon Climate Control Corp; Doowon Climate Control Co Ltd
Current assignee: Hyundai Motor Co; Doowon Climate Control Co Ltd; Hanon Systems Corp; Kia Corp
Priority date: 2012-10-05
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2014-04-10
Anticipated expiration: 2032-12-22
Also published as: JP6137828B2; KR20140044672A; DE102012113059B4; KR101438603B1; US20140096560A1; CN103712278A; JP2014076792A

Abstract

Klimatisierungssystem für ein Fahrzeug, aufweisend eine Kühleinheit mit einem Radiator 2, einem Kühlgebläse 4, um dem Radiator 2 Luft zuzuführen, eine Wasserpumpe 6, welche über eine Kühlleitung CL mit dem Radiator 2 verbunden ist, und einem Speichertank 8, der in der Kühlleitung CL angeordnet ist, um Kühlfluid zu speichern, einem ersten Kondensator 10, der mit der Kühlleitung CL verbunden ist zwischen dem Radiator 2 und dem Speichertank 8, sodass ein Kühlfluid zugeführt wird, und ein Kältemittel wird durch eine Kältemittelleitung RL zugeführt, und das Kältemittel wird kondensiert durch Wärmeaustausch zwischen dem Kühlfluid und dem Kältemittel, und einen zweiten Kondensator 20, der in Serie mit dem ersten Kondensator 10 in der Kältemitteilleitung RL verbunden ist, sodass eine kondensiertes Flüssigfaserkühlmittel zugeführt wird, und der in Front mit dem Radiator 2 angeordnet ist, sodass das Kältemittel durch Luftkühlung durch Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und Außenluft, die beim Fahren zugeführt wird.

Description

Querverweis zu bezogener Anmeldung
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der koreanischen Patentanmeldung mit der Nummer 10-2012-0110929 , die am 05. Oktober 2012 eingereicht wurde und deren gesamter Inhalt hierin unter Bezugnahme mit aufgenommen ist.
Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Klimatisierungssystem für ein Fahrzeug, welches die Gesamtkühlleistung des Klimatisierungssystems verbessert durch Vergrößern einer Kondensierrate des Kältemittels.
Beschreibung bezogener Technik
Ein Klimatisierungssystem weist auf: einen Kompressor, um Kältemittel zu verdichten, einen Kondensator, um das von dem Kompressor komprimierte Kältemittel zu kondensieren und zu verflüssigen, ein Expansionsventil, um das von dem Kondensator kondensierte und verflüssigte Kältemittel schnell zu expandieren, und einen Verdampfer, um das von dem Expansionsventil expandierte Kältemittel zu verdampfen.
Da ein wassergekühlter Kondensator eine Wärmekapazität hat, die größer ist als jene eines luftgekühlten Kondensators, hat der der wassergekühlte Kondensator einen geringeren Kondensierdruck, aber eine Temperaturdifferenz zwischen einem Kühlmittel (Kühlwasser) und einem Kältemittel ist klein, und eine Temperatur des Kühlmittels ist größer als jene der Außenluft, und daher ist es schwierig, das Kältemittel zu unterkühlen, und die Gesamtkühlleistung kann dadurch verschlechtert sein.
Eine große Kapazität eines Kühlgebläses und eines Radiators (Autokühlers) sind notwendig, um die obigen Probleme zu verhindern, und dies ist nachteilig im Hinblick auf einen engen Motorraum und im Hinblick auf Gewicht und Kosten eines Fahrzeugs.
Und bei einem umweltfreundlichen Fahrzeug, bei welchem elektrische Leistungsteile, wie zum Beispiel ein Elektromotor, ein Brennstoffzellenstapel und dergleichen, verwendet sind, nachdem jede dieser Baukomponenten von einem Kühlmittel gekühlt worden ist, wird das Kühlmittel in einen Kondensator eingebracht. Demgemäß kann der Kondensierbetrag des Kältemittels stark verschlechtert sein im Zusammenhang mit der erhöhten Temperatur.
Die Informationen in diesem Hintergrundabschnitt dienen nur der Erleichterung des Verständnisses über den allgemeinen Hintergrund der Erfindung und stellen nicht den dem Fachmann bekannten Stand der Technik dar.
Erläuterung der Erfindung
Zahlreiche Aspekte der vorliegenden Erfindung sind darauf gerichtet ein Klimatisierungssystem für ein Fahrzeug zu schaffen (z. B. für ein Kraftfahrzeug, z. B. für ein Automobil), welches die Vorteile einer vergrößerten Kondensierrate des Kältemittels hat und bei welchem die Gesamtkühlleistung verbessert ist durch Verwenden eines Kältemittels und von Außenluft beim Kondensieren des Kältemittels, wobei das Kältemittel von Kühlmittel/Kühlwasser (Kältemittel) kondensiert wird, um den Kondensierdruck zu verringern, und wobei das Kältemittel durch Außenluft kondensiert wird, um eine Unterkühlungseffizienz zu vergrößern.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Klimatisierungssystem für ein Fahrzeug auf: eine Kühleinheit mit einem Kühlgebläse, um Luft in einen Radiator (Kühler) zuzuführen, einem Speichertank, der über eine Kühlleitung mit dem Radiator verbunden ist, um ein Kühlfluid zu speichern, und einer Wasserpumpe, um das Kühlfluid zu zirkulieren, einen ersten Kondensator, der mit der Kühlleitung zwischen dem Radiator und dem Speichertank verbunden ist, wobei ein Kältemittel über eine Kältemittelleitung in den ersten Kondensator zugeführt ist, wobei das Kältemittel kondensiert wird durch Wärmeaustausch zwischen dem Kühlfluid und dem Kältemittel, einen zweiten Kondensator, der in Serie mit dem ersten Kondensator in der Kältemittelleitung verbunden ist, sodass ein kondensiertes flüssiges Kältemittel von dem ersten Kondensator aus dort (in den zweiten Kondensator) zugeführt wird, und wobei das Kältemittel kondensiert wird durch Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und Außenluft, die beim Fahren zugeführt wird, indem die Zuführung vor dem Radiator erfolgt bzw. indem der zweite Kondensator vor dem Radiator angeordnet ist.
Die Klimatisierungseinrichtung kann eine Klimatisierungseinheit aufweisen. Die Klimatisierungseinheit kann aufweisen ein Expansionsventil, um ein kondensiertes Kältemittel zu expandieren, einen Verdampfer, um ein expandiertes Kältemittel durch Wärmeaustausch mit der Luft zu verdampfen, und einen Kompressor, um das Kältemittel in einem verdampften Gaszustand zu komprimieren, welche (nämlich das Ventil, der Verdampfer und der Kompressor) über die Kältemittelleitung miteinander verbunden sind, wobei das komprimierte Kältemittel, das von dem Kompressor ausgegeben wird, sequentiell den ersten Kondensator und den zweiten Kondensator, die durch die Kältemittelleitung miteinander verbunden sind, passiert und darin kondensiert wird.
Der erste Kondensator ist integral mit einem Sammlertrockner ausgebildet, um das verbleibende gasförmige Kältemittel im kondensierten Kältemittel abzutrennen, nachdem das Kältemittel, welches durch den Kompressor und die Kältemittelleitung verbunden und zugeführt ist, kondensiert ist.
Der erste Kondensator ist in Serie mit dem zweiten Kondensator über den Sammlertrockner verbunden.
Eine Wärmequelle ist zwischen der Wasserpumpe und dem Radiator angeordnet, welcher das Kühlfluid, welches den ersten Kondensator passiert hat, durch die Kühlleitung zugeführt wird.
Die Wärmequelle kann ein elektrisches Leistungsteil, ein Elektromotor oder ein Brennstoffzellenstapel in einem umweltfreundlichen Fahrzeug und/oder ein wassergekühlter Zwischenkühler in einem Verbrennungsmotorfahrzeug sein.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Klimatisierungssystem für ein Fahrzeug (z. B. für ein Kraftfahrzeug, z. B. für ein Automobil) bereitgestellt, welches aufweist ein Expansionsventil, um ein flüssiges Kältemittel zu expandieren, einen Verdampfer, um ein expandiertes Kältemittel durch Wärmeaustausch mit Luft zu verdampfen, und einen Kompressor, um ein gasförmiges Kältemittel, das von dem Verdampfer aus zugeführt wird, zu komprimieren, welche (das Ventil, der Verdampfer und der Kompressor) durch eine Kältemittelleitung miteinander verbunden sind, eine Kühleinheit mit einem Kühlgebläse, um in den ersten Radiator Luft zuzuführen, einem Speichertank, der über eine Kühlleitung mit dem ersten Radiator verbunden ist, um ein Kühlfluid zu speichern, und einer Wasserpumpe, die über die Kühlleitung verbunden ist, um das Kühlfluid zu zirkulieren, einen ersten Kondensator, der auf einer Seite des ersten Radiators angeordnet ist, sodass das Kühlfluid durch die Kühlleitung und die Kühleinheit (ihm) zugeführt wird, und das Kältemittel wird durch Wasserkühlung durch Wärmeaustausch zwischen dem Kühlfluid und dem Kältemittel, welches durch die Kühlleitung zugeführt wird, kondensiert, und einen zweiten Kondensator, der in Serie mit dem ersten Kondensator in der Kältemittelleitung verbunden ist, sodass ein kondensiertes flüssiges Kältemittel (ihm) zugeführt wird und der an einer Frontseite des ersten Radiators angeordnet ist, sodass das Kältemittel durch Luftkühlung durch Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und Außenluft, die beim Fahren zugeführt wird, kondensiert wird.
Der erste Kondensator ist zwischen dem ersten Radiator und dem Speichertank angeordnet.
Der erste Kondensator ist integral mit einem Sammlertrockner ausgebildet, um verbleibendes gasförmiges Kältemittel im kondensierten Kältemittel abzutrennen.
Der erste Kondensator ist über den Sammlertrockner mit dem zweiten Kondensator verbunden.
Eine Wärmequelle, z. B. Heizelement, ist zwischen dem ersten Radiator und der Wasserpumpe durch die Kühlleitung angeordnet.
Die Wärmequelle kann aufweisen ein elektrisches Leistungsteil, einen Elektromotor oder einen Brennstoffzellenstapel in einem umweltfreundlichen Fahrzeug und/oder einen wassergekühlten Zwischenkühler in einem Verbrennungsmotorfahrzeug.
Ein zweiter Radiator für einen Verbrennungsmotor ist zwischen dem ersten Radiator und dem Kühlgebläse angeordnet, um den Verbrennungsmotor bei einem Verbrennungsmotorfahrzeug zu kühlen.
Wie oben beschrieben, gemäß den exemplarischen Ausführungsformen der Erfindung, wenn das Kältemittel primär durch das Kühlfluid kondensiert wird, kann der Kondensierdruck reduziert werden, da eine Wärmekapazität des Kühlfluids größer ist als jene von Außenluft, und wenn das Kältemittel sekundär kondensiert wird durch die Außenluft, da eine Temperaturdifferenz zwischen der Außenluft (bzw. dem Kühlfluid) und dem Kältemittel groß ist, wird ein Vorteil im Hinblick auf eine erzielte Unterkühlung erzielt. Daher kann die Gesamtklimatisierungskühlleistung verbessert werden durch Erhöhen der Kondensierrate des Kältemittels.
Zusätzlich kann die notwendige Arbeit für den Kompressor verringert werden durch Verringern des Kondensierdrucks des Kältemittels, und die Wassertemperatur des Kühlfluids kann verringert werden durch Erhöhung der Unterkühlung. Daher kann die Kühlleistung verbessert werden ohne die Kapazität des Radiators und des Kühlgebläses zu erhöhen.
Zusätzlich, falls in einem umweltfreundlichen Fahrzeug angewendet, wie z. B. einem Brennstoffzellenfahrzeug oder einem elektrischen Fahrzeug oder dergleichen, können ein elektrisches Leistungsteil, ein Elektromotor, ein Brennstoffzellenstapel, oder eine andere Wärmequelle, wie z. B. ein Zwischenkühler in einem Verbrennungsmotorfahrzeug, und/oder das Klimatisierungskältemittel des Klimatisierungssystems durch nur einen integrierten Radiator gekühlt werden.
Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben weitere Merkmale und Vorteile, die aus den angehängten Zeichnungen, welche hierin miteinbezogen sind, und aus der nachfolgenden Detailbeschreibung weiter im Detail ersichtlich werden, welche zusammen dazu dienen, um bestimmte Prinzipien der vorliegenden Erfindung erläutern.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
1 ist ein Blockschaubild, welches ein Klimatisierungssystem für ein Fahrzeug gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt.
2 ist ein Blockschaubild, welches ein Klimatisierungssystem für ein Fahrzeug gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt.
3 ist ein Blockdiagramm, welches ein Klimatisierungssystem für ein Fahrzeug gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt.
4 ist ein Blockdiagramm, welches ein Klimatisierungssystem für ein Fahrzeug gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt.
Es ist zu verstehen, dass die angehängte Zeichnung nicht notwendigerweise maßstabsgetreu ist und die zahlreichen Merkmale, die für die Grundprinzipien der Erfindung illustrativ sind, in teilweise vereinfachter Darstellung zeigt. Die spezifischen Gestaltungsmerkmale der vorliegenden Erfindung wie hierin offenbart, einschließlich z. B. spezifischer Dimensionen, Orientierungen, Positionierungen und Gestaltungen, bestimmen sich teilweise auch durch die besonders vorgesehen Anwendung und die Verwendungsumgebung.
In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Teile über die gesamten Figuren der Zeichnung hinweg die gleichen Bezugszeichen verwendet.
Detailbeschreibung
Es wird nun Bezug genommen auf die zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, von der Beispiele in den begleitenden Zeichnungen dargestellt und nachfolgend beschrieben sind. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit exemplarischen Ausführungsformen beschrieben wird, ist zu verstehen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese exemplarischen Ausführungsformen eingeschränkt ist. Im Gegenteil ist es vorgesehen, dass die Erfindung nicht nur diese exemplarischen Ausführungsformen umfasst, sondern auch zahlreiche Alternativen, Modifikationen, Abwandlungen und sonstige Ausführungsformen, insofern innerhalb des von den Patentansprüchen definierten Schutzumfangs.
Eine exemplarische Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend im Detail mit Bezug auf die angehängten Zeichnungen erläutert.
1 ist ein Blockschaubild, welches ein Klimatisierungssystem für ein Fahrzeug gemäß einer ersten exemplarischen Ausführungsform der Erfindung darstellt.
Mit Bezug auf 1, bei einem Klimatisierungssystem für ein Fahrzeug gemäß der ersten exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, beim Kondensieren eines Kältemittels, durch sowohl Verwenden eines Kühlfluids als auch von Außenluft, wenn zunächst ein Kältemittel kondensiert wird durch ein Kühlfluid, kann ein Kondensierdruck verringert werden, wenn sekundär/als nächstes das Kältemittel durch die Außenluft kondensiert wird, kann ein Unterkühlen vergrößert werden, und eine Kondensierrate des Kältemittels kann groß sein, sodass ein Struktur erzielt werden kann/erzielt wird, bei welcher die Gesamtklimatisierungsleistung verbessert ist.
Hierzu ist das Klimatisierungssystem 1 für ein Fahrzeug konfiguriert, um aufzuweisen eine Kühleinheit, einen ersten Kondensator 10 und einen zweiten Kondensator 20, und die Erläuterungen für jede (dieser) Komponente(n) wird nachfolgend im Detail vorgenommen.
Erstens, die Kühleinheit weist einen Radiator 2, der an einer Frontseite/Vorderseite des Fahrzeugs bereitgestellt ist, und ein Kühlgebläse 4 auf, um Luft dem/in den Radiator 2 zuzuführen.
Das Kühlgebläse 4 ist mit einer Steuervorrichtung verbunden, sodass die Luftströmung einstellbar ist in Abhängigkeit von einem Betriebszustand des Fahrzeugs und/oder einer Temperatur des Kältemittels und/oder des Kühlfluids.
Ferner ist die Kühleinheit konfiguriert, um eine Wasserpumpe 6 aufzuweisen, welche über eine Kühlleitung CL mit dem Radiator 2 verbunden ist und mittels welcher das Kühlfluid zirkuliert wird, um ferner die Kühlleitung CL aufzuweisen und um einen Speichertank 8 zum Speichern des Kühlfluids aufzuweisen.
Die Kühleinheit ist ferner konfiguriert, um aufzuweisen den Speichertank 8, der über die Kühlleitung CL mit dem Radiator 2 verbunden ist, um das im Kühlmittel- bzw. Kühlfluidkreislauf zirkulierende Kühlfuid zu speichern, und die Wasserpumpe 6 ist in der Kühlleitung CL angeordnet, um des Kühlfluid zu zirkulieren.
Des Kühlfluid kann z. B. Kühlwasser sein.
In dieser exemplarischen Ausführungsform ist der erste Kondensator 10 mit der Kühlleitung CL verbunden zwischen dem Radiator 2 und dem Speichertank 8, um Kühlfluid zu erhalten, und das Kältemittel wird durch eine Kältemittelleitung RL dem ersten Kondensator 10 zugeführt, über welche Kältemittelleitung RL das Kältemittel im Klimatisierungssystem bzw. in einer Klimatisierungseinheit davon strömt, sodass das Kältemittel primär kondensiert wird durch Wärmeaustausch zwischen dem Kühlfluid und dem Kältemittel.
Die Klimatisierungseinheit ist konfiguriert, um aufzuweisen ein Expansionsventil 22, um das kondensierte Kältemittel zu expandieren, einen Verdampfer 24, um das expandierte Kältemittel zu verdampfen durch Wärmeaustausch mit der Luft, und einen Kompressor 26, um ein verdampftes gasförmiges Kältemittel zu komprimieren, welche (das Ventil, der Verdampfer und der Kompressor) durch die Kältemittelleitung RL miteinander verbunden sind.
In dieser exemplarischen Ausführungsform kann der erste Kondensator 10 mit einem Sammlertrockner 12 integral ausgebildet sein, um ein verbleibendes gasförmiges Kältemittel in dem kondensierten Kältemittel zu separieren, nach dem Kondensieren des Kältemittels, welches durch den Kompressor 26 und die Kältemittelleitung RL verbunden und zugeführt ist.
Der Sammlertrockner 12 kann ein gasförmiges Kältemittel separieren, das nicht in eine Flüssigphase innerhalb des Kältemittels eines primär kondensierten Flüssigzustands eingetreten ist, sodass nur flüssiges Kältemittel von dem ersten Kondensator 10 ausgelassen wird.
Der zweite Kondensator ist mit dem ersten Kondensator 10 in Serie geschaltet, sodass er des Kältemittel, das in flüssiger Phase vorliegt und das von dem ersten Kondensator 10 kondensiert wurde, erhält, und der (der zweite Kondensator 20) vor dem Radiator 2 angeordnet ist, um das Kältemittel sekundär zu kondensieren durch Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und Außenluft, die beim Fahren zugeführt wird.
Bei der Klimatisierungseinheit passiert das komprimierte, von dem Kompressor 26 ausgelassene Kältemittel sequentiell den ersten Kondensator 10 und den zweiten Kondensator 20, die über die Kältemittelleitung RL miteinander verbunden sind, und wird von diesen sequentiell kondensiert.
Der erste Kondensator 10 ist über den Sammlertrockner 12 in Serie mit dem zweiten Kondensator 20 verbunden.
Demgemäß kann der zweite Kondensator 20 eine sekundäre Kondensation durchführen durch Wärmeaustausch zwischen Außenluft und dem nur flüssigen Kältemittel, das in Flüssigphase zugeführt ist, in (von) welcher das gasförmige Kältemittel, das nicht verflüssigt wurde, durch den Sammlertrockner 12 des ersten Kondensators 10 separiert (worden) ist.
In anderen Worten weist bei der ersten exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der erste Kondensator 10 eine Wasserkühlungsarbeitsweise auf, bei welcher das Kühlmittel/Kühlwasser, das als Kühlfluid zugeführt wird, und des Kältemittel, des dort hinein zugeführt wird, Wärme austauschen, und der zweite Kondensator 20 weist eine Luftkühlungsarbeitsweise auf, bei welcher das Kältemittel und Außenluft, die von der Außenseite beim Fahren des Fahrzeugs zugeführt wird, Wärme miteinander austauschen.
Daher kann der erste Kondensator 10, der vom Wasserkühltyp ist, das Kältemittel unter Verwendung des Kühlmittels/Kühlwassers kühlen, das hohe Wärmekapazität (einen hohen Wärmeübertragungskoeffizienten) im Vergleich zu Außenluft hat, um den Kondensierdruck im Innern zu verringern.
Ferner kann der zweite Kondensator 20, welcher vom Luftkühltyp ist, eine Luftkühlungs-Kondensierung des Kältemittels durchführen, welches durch das Passieren des ersten Kondensators 10 kondensiert wurde und über den Sammlertrockner 12 in nur Flüssigphase (Gasphase) dem zweiten Kondensator 20 zugeführt wurde, durch Verwendung von Außenluft, sodass eine Temperaturdifferenz zwischen der Außenluft und dem Kältemittel hoch ist, was vorteilhaft im Hinblick auf die Ausbildung von Unterkühlung ist, wodurch die Gesamtwärme der Kältemittelleitung RL (Kühlleitung) verringert werden kann.
Das heißt, das Klimatisierungssystem 1 gemäß der ersten exemplarischen Ausführungsform der Erfindung kann sowohl für den ersten als auch für den zweiten Kondensator 10 und 20 verwendet werden, welche vom Wasserkühlungstyp bzw. vom Luftkühlungstyp sind. Da demgemäß als Vorteil der Verwendung des Wasserkühlungstyps der Kondensierdruck verringert wird und als Vorteil des Verwendens der Luftkühlung eine verbesserte Unterkühlung erzielt wird, können die (Individual-)Nachteile der beiden Typen kompensiert werden und die Gesamtklimatisierungsleistung verbessert werden.
Daher, gemäß der ersten exemplarischen Ausführungsform der Erfindung, falls das Klimatisierungssystem 1 verwendet wird, welches die oben beschriebene Struktur hat, werden sowohl Kühlfluid als auch Außenluft dazu verwendet, um das Kältemittel zu kondensieren. Demgemäß, wenn das Kältemittel primär kondensiert wird durch das Kühlfluid, kann der Kondensierdruck verringert werden, da eine Wärmekapazität des Kühlfluids größer ist als jene von Außenluft, und wenn das Kältemittel sekundär kondensiert wird durch die Außenluft, da eine Temperaturdifferenz zwischen der Außenluft (Kühlfluid) und dem Kältemittel groß ist, kann ein Vorteil der starken Unterkühlung erzielt werden. Daher kann die Gesamtklimatisierungskühlleistung verbessert werden durch Verbessern der Kondensierrate des Kältemittels.
Zusätzlich kann die vom Kompressor zu leistende Arbeit verringert werden durch den verringerten Kondensierdruck des Kältemittels, wodurch Betriebskraftstoffverbrauch verringert wird und wodurch der Gesamtbetrag an Wärme der Kältemittelleitung RL (Kühlleitung CL) verringert wird durch Erhöhen von Unterkühlen, wodurch die Tempeartur des Kältemittels, das entlang der Kältemittelleitung RL zirkuliert (oder die Wassertemperatur des Kühlfluids, das entlang der Kühlleitung CL zirkuliert), verringert werden kann. Daher kann die Kühlleistung verbessert werden, ohne die Kapazität des Radiators 2 und des Kühlgebläses 4 zu erhöhen, kann die Raumausnutzung verbessert werden durch Vereinfachen der Gestaltung in einem engen Motorraum, kann Gewicht reduziert werden und können Herstellungskosten eingespart werden.
2 ist ein Blockschaubild, welches ein Klimatisierungssystem für ein Fahrzeug gemäß einer zweiten exemplarischen Ausführungsform der Erfindung darstellt.
Mit Bezug auf 2 kann das Klimatisierungssystem 100 gemäß der zweiten exemplarischen Ausführungsform der Erfindung verwendet werden für ein Brennstoffzellenfahrzeug, ein Elektrofahrzeug und dergleichen, welche umweltfreundliche Fahrzeuge sind, wobei das Kühlfluid und die Außenluft jeweils verwendet werden beim Kondensieren des Kältemittels. Demgemäß, wenn das Kältemittel primär durch das Kühlfluid kondensiert wird, kann der Kondensierdruck verringert werden, und wenn das Kältemittel sekundär durch die Außenluft kondensiert wird, kann die Unterkühlung erhöht werden. Daher kann die Gesamtklimatisierungskühlleistung verbessert werden durch Erhöhen der Kondensierrate des Kältemittels.
Gemäß der zweiten exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Klimatisierungssystem 100 konfiguriert sein, um aufzuweisen eine Kühleinheit, einen ersten Kondensator 110 und einen zweiten Kondensator 120.
Die Kühleinheit kann konfiguriert sein, um aufzuweisen einen Radiator 102, der an einer Frontseite des Fahrzeugs angeordnet ist, ein Kühlgebläse 104, um Luft dem Radiator 102 zuzuführen, einen Speichertank 108, der über eine Kühlleitung CL mit dem Radiator 2 verbunden ist und von dem Kühlfluid, dass im Kühlfluidkreislauf strömt, gespeichert wird, und eine Wasserpumpe 106, die in der Kühlleitung CL angeordnet ist, um das Kühlfluid zu zirkulieren.
Das Kühlgebläse 104 ist mit einer Steuervorrichtung verbunden, sodass die vom Kühlgebläse 104 bewirkte Luftströmung einstellbar ist in Abhängigkeit von einem Betriebszustand des Fahrzeugs und/oder einer Temperatur des Kältemittels und/oder des Kühlfluids, und das Kühlfluid kann z. B. Kühlwasser sein.
Bei der zweiten exemplarischen Ausführungsform der Erfindung ist der erste Kondensator 110 mit der Kühlleitung CL verbunden zwischen dem Radiator 102 bzw. 2 und dem Speichertank 108, um Kühlfluid zu erhalten, und das Kältemittel wird dem ersten Kondensator 110 über eine Kältemittelleitung RL zugeführt, über welche das Kältemittel in der Klimatisierungseinheit strömt, wobei das Kältemittel primär durch Wärmeaustausch zwischen dem Kühlfluid und dem Kältemittel im ersten Kondensator 110 kondensiert wird.
Die Klimatisierungseinheit ist konfiguriert, um aufzuweisen ein Expansionsventil 122, um das kondensierte Kältemittel zu expandieren, einen Verdampfer 124, um das expandierte Kältemittel zu verdampfen durch Wärmeaustausch mit der Luft, und einen Kompressor 126, um verdampftes gasförmiges Kältemittel zu komprimieren, welche (nämlich das Ventil, der Verdampfer und der Kompressor) durch die Kältemittelleitung RL miteinander verbunden sind.
In dieser exemplarischen Ausführungsform kann der erste Kondensator 110 integral mit einem Sammlertrockner 112 ausgebildet sein, um verbleibendes gasförmiges Kältemittel im kondensierten Kältemittel zu separieren, nach dem Kondensieren des Kältemittels, welches verbunden wird und zugeführt wird durch den Kompressor 126 und die Kältemittelleitung RL.
Der Sammlertrockner 112 kann ein gasförmiges Kältemittel, das nicht in Flüssigphase umgewandelt wurde, im Kältemittel eines primär kondensierten Flüssigzustands separieren, sodass nur ein Flüssigphasekältemittel von dem ersten Kondensator 110 ausgegeben wird.
Zusätzlich kann der zweite Kondensator 120 in Serie mit dem ersten Kondensator 110 verbunden sein, um das Kältemittel in Flüssigphase, das von dem ersten Kondensator 110 erhalten wurde, zu erhalten, wobei der zweite Kondensator 20 vor dem bzw. an der Vorderseite des Radiators 102 angeordnet ist, um des Kältemittel durch Wärmeaustausch zwischen den Kältemittel und Außenluft, die beim Fahren zugeführt wird, sekundär zu kondensieren.
Eine Wärmequelle 130 kann zwischen der Wärmepumpe 108 und dem Radiator 102 angeordnet sein, welcher das Kühlfluid, das im Speichertank 108 gespeichert ist, zugeführt wird nachdem des Kühlfluid über die Kühlleitung CL verbunden ist und durch den ersten Kondensator 110 passiert ist.
Die Wärmequelle 130 kann z. B. ein elektrisches Leistungsteil, ein Elektromotor oder ein Brennstoffzellenstapel, die in einem umweltfreundlichen Fahrzeug wie z. B. einem Brennstoffzellenfahrzeug, einem elektrischen Fahrzeug und dergleichen verwendet werden, und/oder ein wasserkühlender Zwischenkühler eines Verbrennungsmotors sein.
Das bedeutet, die Wärme der Wärmequelle 130 kann gekühlt/abgeführt werden durch das Kühlwasser/das Kühlfluid, das von dem ersten Kondensator 110 durch die Kühlleitung CL ausgegeben wird.
Demgemäß, nachdem die Wärmequelle 130 durch das Kühlmittel gekühlt wurde, wird das Kühlmittel entlang der Kühlleitung CL im Aufwärmzustand verbleibend durch die Wasserpumpe 106 zirkuliert und wieder in den Radiator 102 zurückgeführt, um gekühlt zu werden. Ferner, nachdem das Kühlmittel im Speichertank 108 durch die Wasserpumpe 106 gespeichert ist und dann in den ersten Kondensator 110 zum Wärmeaustausch eingeführt wird, wird der Betrieb wiederholt durchgeführt.
Andererseits, bei der Klimatisierungseinheit, kann das komprimierte Kältemittel, das von dem Kompressor 126 ausgelassen wird, kondensiert werden, indem es sequentiell durch den ersten Kondensator 110 und den zweiten Kondensator 120 passiert, welche über die Kältemittelleitung RL miteinander verbunden sind.
Der erste Kondensator 110 kann in Serie mit dem zweiten Kondensator 120 durch den Sammlertrockner 12 verbunden sein.
Demgemäß kann der zweite Kondensator 120 eine sekundäre Kondensation durchführen durch Wärmeaustausch zwischen Außenluft und dem ausschließlich flüssigen Kältemittel, das in Flüssigphase dort zugeführt ist, bei welcher das gasförmige Kältemittel, das nicht umgewandelt wurde, von dem Sammlertrockner 112 des ersten Kondensators 110 separiert wurde.
Der Sammlertrockner 112 kann auch eine Filterfunktion durchführen zum Filtern von Fremdmaterial, welches im Kältemittel enthalten ist.
Das heißt, in der zweiten exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, weist der Kondensator 110 auf einen Wasserkühlvorgang, bei dem das Kühlmittel/Kühlwasser, welches als Kühlfluid zugeführt wird, und das Kältemittel, welches dort hinein zugeführt wird, in Wärmeaustausch gebracht sind, und der zweite Kondensator 120 weist einen Luftkühlvorgang auf, bei dem das Kältemittel und Außenluft, die dort von der Außenseite her zugeführt ist während des Fahrens des Fahrzeugs, im Wärmeaustausch miteinander sind.
Daher kann der erste Kondensator 110, welcher den Wasserkühlvorgang verwendet, das Kältemittel kühlen unter Verwendung eines Kühlfluids, das eine höhere Wärmekapazität hat im Vergleich zu Außenluft, wodurch der Kondensierdruck im Innern des ersten Kondensators 110 verringert ist.
Der zweite Kondensator 120, welcher den Luftkühlvorgang verwendet, kann ausschließlich flüssiges Kältemittel kühlen, welches Kältemittel durch Passieren durch den ersten Kondensator 110 kondensiert wurde und über den Sammlertrockner 112 zugeführt wurde, wobei der zweite Kondensator 120 zum Kondensieren Außenluft heranzieht, sodass eine Temperaturdifferenz zwischen der Außenluft und dem Kältemittel groß sein kann, was vorteilhaft ist im Hinblick auf die Ausbildung einer Unterkühlung, und damit kann die Gesamtwärme der Kältemittelleitung RL verringert werden.
Daher, gemäß der zweiten exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, falls das Klimatisierungssystem 100, welches die obige Struktur hat, verwendet wird, werden sowohl das Kühlfluid als auch Außenluft zum Kondensieren des Kältemittels herangezogen. Demgemäß, wenn das Kältemittel primär durch des Kühlfluid kondensiert wird, kann der Kondensierdruck reduziert werden, da eine Wärmekapazität des Kühlfluids größer ist als jene der Außenluft, und wenn das Kältemittel sekundär kondensiert wird durch die Außenluft, da eine Temperaturdifferenz zwischen der Außenluft und dem Kältemittel groß sein kann, wird eine vorteilhafte Wirkung im inblick auf die Unterkühlung erzielt. Daher kann die Gesamtklimatisierungskühlleistung verbessert werden durch Erhöhen der Kondensierrate des Kältemittels.
Zusätzlich kann die vom Kompressor zu leistende Arbeit verringert werden durch den verringerten Kondensierdruck des Kältemittels, wodurch der Verbrauch an Betriebskraftstoff reduziert wird und wodurch der Gesamtbetrag an Wärme der Kältemitteleitung RL (Kühlleitung CL) reduziert werden kann durch das Vergrößern der Unterkühlung, wodurch die Kältemitteltemperatur des Kältemittels, welche entlang der Kältemittelleitung RL zirkuliert (oder die Wassertemperatur des Kühlfluids, welches entlang der Kühlleitung CL zirkuliert), reduziert werden kann. Daher, da die Kühlleistung verbessert werden kann, ohne die Kapazität des Radiators 102 und des Kühlgebläses 104 zu erhöhen, kann die Raumausnutzung verbessert werden durch Vereinfachung der Gestaltung eines engen Motorraums und können Gewicht und Herstellungskosten verringert werden.
Zusätzlich, falls verwendet in einem umweltfreundlichen Fahrzeug, wie z. B. einem Brennstoffzellenfahrzeug und elektrischen Fahrzeugen und dergleichen, können ein elektrisches Leistungsteil, ein Brennstoffzellenstapel und andere Wärmequellen 130, wie z. B. ein Zwischenkühler in einem Verbrennungsmotorfahrzeug, und ein Kältemittel durch einen einzigen integrierten Radiator 102 (ausreichend) gekühlt werden. Demgemäß kann die Kühlleistung verbessert werden und die Konfiguration ist vereinfacht.
3 ist ein Blockschaubild, welches ein Klimatisierungssystem für ein Fahrzeug gemäß einer dritten exemplarischen Ausführungsform der Erfindung darstellt.
Mit Bezug auf 3 kann des Klimatisierungssystem 200 gemäß der dritten exemplarischen Ausführungsform der Erfindung verwendet werden für ein Brennstoffzellenfahrzeug, ein Elektrofahrzeug und dergleichen, welche umweltfreundliche Fahrzeug sind, wobei des Kühlfluid und die Außenluft jeweils dazu verwendet werden zum Kondensieren des Kältemittels. Demgemäß, wenn das Kältemittel primär kondensiert wird durch das Kühlfluid, kann der Kondensierdruck reduziert werden, und wenn das Kältemittel sekundär kondensiert wird durch die Außenluft, kann das Unterkühlen erhöht werden. Daher kann die Gesamtklimatisierungskühlleistung verbessert werden durch Erhöhen der Kondensierrate des Kältemittels.
Gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Klimatisierungssystem 200 konfiguriert sein, um aufzuweisen ein Expansionsventil 202, um flüssiges Kältemittel zu expandieren, einen Verdampfer 204, um das durch das Expansionsventil 202 expandierte Kältemittel durch Wärmeaustausch mit der Luft zu verdampfen, und einen Kompressor 206, um das gasförmige Kältemittel, das von dem Verdampfer 204 aus zugeführt wird, zu komprimieren, welche prinzipiell miteinander durch die Kältemittelleitung RL verbunden sind.
Gemäß der dritten exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Klimatisierungssystem 200 konfiguriert sein, um ferner aufzuweisen eine Kühleinheit, einen ersten Kondensator 216 und einen zweiten Kondensator 220.
Die Kühleinheit kann konfiguriert sein, um aufzuweisen einen Radiator 208, der an einer Frontseite eines Fahrzeugs angeordnet ist, ein Kühlgebläse 210, um Luft dem Radiator 208 zuzuführen, einen Speichertank 214, der über eine Kühlleitung CL mit dem Radiator 208 verbunden ist, in welcher Kühlfluid strömt, wobei der Speichertank 214 Kühlfluid speichert, und eine Wasserpumpe 212, welche über die Kühlleitung CL verbunden ist, um das Kühlfluid zu zirkulieren.
Das Kühlgebläse 204 in der Kühleinheit, die wie oben konfiguriert ist, ist mit einer Steuervorrichtung verbunden, sodass der dadurch erzielte Luftstrom einstellbar ist in Abhängigkeit von einem Betriebszustand des Fahrzeugs und/oder einer Temperatur des Kältemittels und/oder des Kühlfluids, und das Kühlfluid kann z. B. als Kühlwasser konfiguriert sein.
Eine Wärmequelle 230, welche über die Kühlleitung CL verbunden sein kann, kann zwischen dem Radiator 208 und der Wasserpumpe 230 angeordnet sein.
Die Wärmequelle 230 kann z. B. konfiguriert sein, um aufzuweisen ein elektrisches Leistungsteil, einen Elektromotor oder einen Brennstoffzellenstapel, angewendet für ein umweltfreundliches Fahrzeug, wie z. B. ein Brennstoffzellenfahrzeug, ein Elektrofahrzeug und dergleichen, und/oder einen Brennstoffzellenstapel, und/oder einen Wasserkühltyp-Zwischenkühler in einem Verbrennungsmotor.
Nachdem das Kühlwasser/Kühlfluid von dem Radiator 208 aus durch den Betrieb der Wasserpumpe 212 dem ersten Kondensator 216 zugeführt ist, wird die von der Wärmequelle 230 erzeugte Wärme gekühlt, indem das im Speichertank 214 gespeicherte Kühlmittel über die Kühlleitung CL zugeführt wird.
Demgemäß, nachdem die Wärmequelle 230 von dem Kühlmittel gekühlt ist, zirkuliert das Kühlmittel, während es in einem Aufwärmzustand ist, mittels der Wasserpumpe 206 entlang der Kühlleitung CL und wird wieder dem Radiator 202 zugeführt, um gekühlt zu werden. Zusätzlich, nachdem das Kühlmittel/Kühlwasser in den ersten Kondensator 210 zugeführt ist, um einen Wärmeaustausch mit dem Kältemittel vorzunehmen, wird der Betrieb wiederholt durchgeführt.
Mittels des ersten Kondensators 216 wird das Kühlfluid, welches Kühlwasser sein kann, verbunden und zugeführt durch die Kühlleitung CL und die Kühleinheit, und das Kältemittel wird kondensiert durch einen Wasserkühlvorgang durch Wärmeaustausch zwischen dem Kühlfluid und dem Kältemittel, das durch die Kältemittelleitung zugeführt wird.
Der erste Kondensator 216 kann auf einer Seite des Radiators 208 zwischen dem Speichertank 214 und dem Radiator 208 angeordnet sein.
Der erste Kondensator 216 kann integral mit einem Sammlertrockner 218 ausgebildet sein, welcher das verbleibende gasförmige Kältemittel im kondensierten Kältemittel separiert, nach dem Kondensieren des Kältemittels, das über den Kompressor 206 und die Kältemittelleitung RL verbunden und zugeführt ist.
Der Sammlertrockner 218 kann ein gasförmiges Kältemittel, das nicht in Flüssigphase umgewandelt wurde, im Kältemittel, das im primär kondensierten Flüssigzustand ist, separieren, sodass nur das flüssige Kältemittel von dem ersten Kondensator 216 ausgegeben wird, und der Sammlertrockner 218 kann auch eine Funktion des Entfernens von Fremdstoffen, die im Kältemittel vorliegen, gleichzeitig innehaben.
Zusätzlich ist der zweite Kondensator 220 in Serie mit dem ersten Kondensator 216 in der Kältemittelleitung RL verbunden, sodass das kondensierte flüssige Kältemittel dort hinein zugeführt werden kann, und der zweite Kondensator 220 ist auf der Frontseite des Radiators 208 angeordnet, sodass das Kältemittel durch einen Luftkühlvorgang weiter kondensiert werden kann durch Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und Außenluft, die beim Fahren (des Fahrzeugs) zugeführt wird (Fahrtwind).
Der erste Kondensator 216 und der zweite Kondensator 220 können in Serie miteinander verbunden sein. Gleichzeitig können der erste Kondensator 216 und der zweite Kondensator 220 über den Sammlertrockner 218 miteinander verbunden sein.
Mit anderen Worten, bei der dritten exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der erste Kondensator 216 einen Wasserkühlvorgang auf, bei dem des Kühlwasser, das über den Kühlfluidkreislauf zugeführt wird, und das Kältemittel, das in die Innenseite davon zugeführt wird, miteinander Wärme austauschen, und der zweite Kondensator 220 weist einen Luftkühlvorgang auf, bei welchem des Kältemittel und Außenluft, die beim Fahren des Fahrzeugs von außen her zugeführt wird, miteinander Wärme austauschen.
Daher kann der erste Kondensator 218, welcher einen Wasserkühlvorgang implementiert, des Kältemittel kühlen unter Verwendung von Kühlfluid/Kühlwasser, welches eine hohe Wärmekapazität hat im Vergleich zu jener von Außenluft, um dadurch den Kondensierdruck im Innern des (ersten Kondensators 216) zu reduzieren.
Zusätzlich kann der zweite Kondensator 220, welcher einen Luftkühlvorgang implementiert, das nur flüssige Kühlmittel, das durch des Passieren durch den ersten Kondensator 216 kondensiert wurde und über den Sammlertrockner 218 zugeführt wurde, unter Verwendung von Außenluft kühlen, sodass eine Temperaturdifferenz zwischen der Außenluft und dem Kältemittel hoch sein kann, was vorteilhaft ist im Hinblick auf die Bildung einer Unterkühlung und im Hinblick auf den Gesamtbetrag an Wärme der Kältemittelleitung RL, der erheblich reduziert sein kann.
Zusätzlich, da das Kühlmittel/Kühlwasser, das entlang der Kühlleitung CL in der Kühleinheit zu zirkulieren ist, die von der Wärmequelle 230 generierte Wärme kühlen/abführen kann, unter Verwendung des (gleichen) Radiators 208, kann die Gesamtkonfiguration vereinfacht werden.
Daher, gemäß dem dritten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, falls des Klimatisierungssystem 200, welches die oben beschriebene Struktur hat, angewendet wird, werden sowohl das Kühlfluid als auch die Außenluft dazu verwendet, um des Kältemittel zu kondensieren. Daher, wenn des Kältemittel primär durch das Kühlfluid kondensiert wird, kann der Kondensierdruck reduziert werden, da die Wärmekapazität des Kühlfluids größer ist als jene der Außenluft, und, wenn das Kältemittel sekundär kondensiert wird durch die Außenluft, da eine Temperaturdifferenz zwischen der Außenluft und dem Kältemittel groß sein kann, ist dies vorteilhaft bezüglich der Bildung eines Unterkühlers (des Kältemittels). Daher kann die Gesamtklimatisierungskühlleistung verbessert werden durch Vergrößern der Kondensierrate des Kältemittels.
Ferner kann die von Kompressor zu erbringende Arbeit verringert werden durch Verringern des Kondensierdrucks des Kältemittels, wodurch der Verbrauch an Betriebskraftstoff verringert werden kann, und der Gesamtbetrag an Wärme der Kältemittelleitung RL kann verringert werden durch die vergrößerte Unterkühlung, wodurch die Kältemitteltemperatur des Kältemittels, welches in der Kältemittelleitung RL zirkuliert, reduziert wird. Daher, da die Kühlleistung verbessert werden kann, ohne die Kapazität des Radiators 208 und des Kühlgebläses 210 zu vergrößern, kann die Raumausnutzung verbessert werden durch Vereinfachung der Gestaltung in einem engen Motorraum, und Gewicht und Herstellungskosten können verringert werden.
Ferner, falls angewendet für ein umweltfreundliches Fahrzeug, wie z. B. ein Brennstoffzellenfahrzeug und ein Elektrofahrzeug oder dergleichen, können ein elektrisches Leistungsteil, ein Brennstoffzellenstapel oder eine Wärmequelle 230, wie z. B. ein Zwischenkühler in einem Verbrennungsmotor, und ein Kältemittel durch nur einen (einzigen) integrierten Radiator 208 gekühlt werden. Demgemäß kann die Kühlleistung verbessert werden, und die Konfiguration kann vereinfacht werden.
4 ist ein Blockschaubild, welches ein Klimatisierungssystem für ein Fahrzeug gemäß einer vierten exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Mit Bezug auf 4 kann das Klimatisierungssystem 300 für ein Fahrzeug gemäß der vierten exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für ein Fahrzeug herangezogen werden, welches mit einem Verbrennungsmotor ausgestattet ist, wobei im Falle, dass Kältemittel kondensiert wird, jeweils ein Kühlfluid und Außenluft zum Kondensieren verwendet werden, wodurch der Kondensierdruck reduziert werden kann, wenn Kältemittel primär durch das Kühlfluid kondensiert wird, und ein Unterkühlen kann vergrößert werden, wenn das Kältemittel sekundär kondensiert wird durch die Außenluft, sodass die Gesamtklimatisierungskühlleistung verbessert werden kann.
Gemäß der vierten exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Klimatisierungssystem 300 konfiguriert sein, um aufzuweisen ein Expansionsventil 303, um das flüssige Kältemittel zu expandieren, einen Verdampfer 304, um das durch das Expansionsventil 303 expandierte Kältemittel durch Wärmeaustausch mit der Luft zu verdampfen, und einen Kompressor 306, um das gasförmige Kältemittel, das vom Verdampfer 304 zugeführt wird, zu komprimieren, welche prinzipiell über die Kältemittelleitung RL miteinander verbunden sind.
Gemäß der vierten exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Klimatisierungssystem 300 konfiguriert sein, um ferner aufzuweisen eine Kühleinheit, einen ersten Kondensator 316 und einen zweiten Kondensator 320.
Die Kühleinheit kann konfiguriert sein, um aufzuweisen einen Radiator 308, der an einer Frontseite eines Fahrzeugs angeordnet ist, ein Kühlgebläse 310, um Luft in den Radiator 308 zuzuführen, einen Speichertank 314, der über den Radiator 308 und die Kühlleitung CL, durch welche das Kühlfluid strömt, verbunden ist, um des Kühlfluid zu speichern, und eine Wasserpumpe 312, die durch die Kühlleitung CL verbunden ist, um das Kühlfluid zu zirkulieren.
Des Kühlgebläse 304 in der Kühleinheit, die wie oben konfiguriert ist, ist mit einer Steuervorrichtung verbunden, sodass die dadurch bewirkte Luftströmung einstellbar ist in Abhängigkeit von einem Betriebszustand des Fahrzeugs und/oder einer Temperatur des Kältemittels und/oder des Kühlfluids, und des Kühlfluid kann Kühlwasser sein.
Ein Radiator 330 für einen Verbrennungsmotor kann ferner zwischen dem Radiator 308 und dem Kühlgebläse 316 angeordnet sein in einem Verbrennungsmotorfahrzeug.
Der Radiator 330 für den Verbrennungsmotor ist mit dem Verbrennungsmotor des Fahrzeugs über eine separate Kühlleitung verbunden, welche von der Kühlleitung CL, die zur Kühleinheit gehört, separat ist, sodass nach dem Kühlen/Abführen der Wärme von dem Verbrennungsmotor, das erwärmte Kühlfluid durch Außenluft und den Betrieb des Kühlgebläses 310 gekühlt werden kann, und das Kühlfluid kann dann erneut zugeführt werden.
Mittels des ersten Kondensators 316 ist das Kühlfluid, welches Kühlwasser ist, verbunden und zugeführt über die Kühlleitung CL und die Kühleinheit, und das Kältemittel wird kondensiert mittels Wasserkühlung durch Wärmeaustausch zwischen dem Kühlfluid und dem Kältemittel, welches über die Kältemittelleitung RL zugeführt ist.
Der erste Kondensator 316 kann auf der einen Seite des Radiators 308 zwischen dem Speichertank 314 und dem Radiator 308 angeordnet sein.
Der erste Kondensator 316 kann integral mit einem Sammlertrockner 318 ausgebildet sein, welcher ein verbleibendes gasförmiges Kältemittel im kondensierten Kältemittel separiert, nach dem Kondensieren des Kältemittels, welches verbunden ist und zugeführt ist durch den Kompressor 306 und die Kältemittelleitung RL.
Der Sammlertrockner 318 kann ein gasförmiges Kältemittel, das nicht in Flüssigphase innerhalb des Kältemittels eines primär kondensierten Flüssigzustands umgewandelt ist, separieren, sodass nur Flüssigphase-Kältemittel (sich in Flüssigphase befindendes Kältemittel) von dem ersten Kondensator 316 ausgelassen wird, und der Sammlertrockner 318 kann gleichzeitig auch eine Funktion des Entfernens von Fremdstoffen aufweisen, die im Kältemittel vorliegen.
Der zweite Kondensator 320 ist in Serie mit dem ersten Kondensator 316 in der Kältemittelleitung RL verbunden, sodass das kondensierte flüssige Kältemittel ihm zugeführt werden kann, und er ist vor dem Radiator 308 angeordnet, sodass das Kältemittel durch Luftkühlung kondensiert werden kann durch Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und Außenluft, die beim Fahren zugeführt wird.
Der erste Kondensator 316 und der zweite Kondensator 320 können in Serie miteinander verbunden sein. Der erste Kondensator 316 kann über den Sammlertrockner 318 mit dem zweiten Kondensator 320 verbunden sein.
Mit anderen Worten, bei der vierten exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der erste Kondensator 316 einen Wasserkühlvorgang auf, bei welchem des Kühlwasser, welches durch den Kühlfluidkreislauf zugeführt wird, und des Kältemittel, welches ebenfalls in den Kondensator 316 zugeführt wird, im Wärmetausch sind, und der zweite Kondensator 320 weist einen Luftkühlvorgang auf, bei dem das Kältemittel und Außenluft, die von außen her zugeführt wird während des Fahrens des Fahrzeugs, im Wärmeaustausch miteinander stehen.
Daher kann der erste Kondensator 316, welcher den Wasserkühlvorgang implementiert, das Kältemittel kühlen unter Verwendung von einem Kühlwasser, das eine hohe Wärmekapazität hat im Vergleich zu der Außenluft, wodurch ein Kondensierdruck im Innern des ersten Kondensators 316 reduziert ist.
Der zweite Kondensator 320, welcher den Luftkühlvorgang implementiert, kann nur flüssiges Kältemittel, das durch das Passieren des ersten Kondensators 316 kondensiert ist und über den Sammlertrockner 318 zugeführt ist, kondensieren unter Verwendung von Außenluft, sodass eine Temperaturdifferenz zwischen der Außenluft und dem Kältemittel groß ist/sein kann, was vorteilhaft ist im Hinblick auf die Bildung einer Unterkühlung, und der Gesamtbetrag an Wärme der Kältemittelleitung RL kann reduziert werden.
Demgemäß, gemäß der vierten exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, falls das Klimatisierungssystem 300 die oben beschriebene Struktur hat und angewendet wird, werden sowohl Kühlfluid als auch Außenluft dazu verwendet beim Kondensieren des Kältemittels. Demgemäß, wenn das Kältemittel primär durch das Kühlfluid kondensiert wird, kann der Kondensierdruck reduziert werden, da die Wärmekapazität des Kühlfluids größer ist als jene von Außenluft, und wenn das Kältemittel sekundär kondensiert wird durch die Außenluft, da eine Temperaturdifferenz zwischen der Außenluft und dem Kältemittel groß ist/sein kann, ist ein Vorteil einer erhöhten Unterkühlung erzielt. Daher wird die Gesamtklimatisierungskühlleistung verbessert durch Verbessern der Kondensierrate des Kältemittels.
Zusätzlich kann die vom Kompressor zu leistende Arbeit verringert werden durch Verringern des Kondensierdrucks des Kältemittels, wodurch der Betriebskraftstoffverbrauch verringert wird, und der Gesamtbetrag an Wärme der Kältemittelleitung RL kann verringert werden durch vergrößertes Unterkühlen, wodurch die Kältemitteltemperatur des Kältemittels, welches in der Kältemittelleitung RL zirkuliert, verringert werden kann. Daher kann die Kühlleistung verbessert werden, ohne die Kapazität des Radiators 308 und des Kühlgebläses 310 zu vergrößern, die Raumausnutzung kann vergrößert werden durch Vereinfachung der Gestaltung im engen Motorraum, und Gewicht und Herstellungskosten können reduziert werden.
Obwohl die Erfindung in Verbindung mit exemplarischen Ausführungsformen beschreiben worden ist, ist es zu verstehen, dass die Erfindung nicht auf diese offenbarten Ausführungsformen eingeschränkt ist, sondern im Gegenteil ist es vorgesehen, dass die Erfindung auch zahlreiche Modifikationen und Abwandlungen umfasst, insofern innerhalb des durch die Ansprüche definierten Umfangs.
Zur Erleichterung in der Erklärung und akkuraten Definition in den angehängten Ansprüchen, werden Ausdrücke wie „obere”, „untere”, „innere” und „äußere” dazu verwendet, um Merkmale der exemplarischen Ausführungsformen mit Bezug auf die Positionen dieser Merkmale wie in den Figuren dargestellt zu beschreiben.
Die vorausgehende Beschreibung spezifischer exemplarischer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurde zu Zwecken der Illustration und Beschreibung gemacht. Sie ist nicht dazu vorgesehen, erschöpfend zu sein oder die Erfindung auf exakt diese Ausführungsformen zu beschränken, und ersichtlich können viele Modifikationen und Variationen durchgeführt werden im Lichte der obigen Lehre. Die exemplarischen Ausführungsformen wurden gewählt und beschrieben, um bestimmte Prinzipien der Erfindung zu erläutern sowie deren praktische Anwendung, um dadurch den Fachmann in die Lage zu versetzen, die Erfindung auszuführen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

KR 10-2012-0110929 [0001]

Claims

Klimatisierungssystem für ein Fahrzeug, aufweisend eine Kühleinheit mit einem Kühlgebläse (4), um Luft in einen Radiator (2) zuzuführen, einem Speichertank (8), der über eine Kühlleitung (CL) mit dem Radiator (2) verbunden ist, um Kühlfluid zu speichern, und einer Wasserpumpe (6) zum Zirkulieren des Kühlfluids, einen ersten Kondensator (10), der mit der Kühlleitung (CL) zwischen dem Radiator (2) und dem Speichertank (8) verbunden ist, wobei ein Kältemittel über eine Kältemittelleitung (RL) ihm zugeführt wird, und wobei das Kältemittel durch Wärmeaustausch zwischen dem Kühlfluid und dem Kältemittel kondensiert wird, und einen zweiten Kondensator (20), der in Serie mit dem ersten Kondensator (10) in der Kältemittelleitung (RL) verbunden ist, sodass ein kondensiertes flüssiges Kältemittel von dem ersten Kondensator (10) aus ihm zugeführt wird, und das Kältemittel wird durch Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und einer Außenluft kondensiert, die beim Fahren zugeführt wird, indem der zweite Kondensator (20) vor dem Radiator (2) angeordnet ist.
Klimatisierungssystem gemäß Anspruch 1, wobei eine Klimatisierungseinheit vorgesehen ist, welche aufweist ein Expansionsventil (22), um ein kondensiertes Kältemittel zu expandieren, ein Verdampfer (24), um das expandierte Kältemittel durch Wärmeaustausch mit Luft zu verdampfen, und einen Kompressor (26), um das Kältemittel im verdampften Gaszustand zu komprimieren, welche über die Kältemittelleitung (RL) miteinander verbunden sind, und wobei das komprimierte Kältemittel, das von dem Kompressor (26) ausgegeben wird, sequenziell den ersten Kondensator (10) und den zweiten Kondensator (20), die über die Kältemittelleitung (RL) miteinander verbunden sind, passiert und von diesen kondensiert wird.
Klimatisierungssystem gemäß Anspruch 1, wobei der erste Kondensator (10) integral mit einem Sammlertrockner (12) ausgebildet ist, um verbleibendes gasförmiges Kältemittel im kondensierten Kältemittel zu separieren, nachdem das Kältemittel, welches verbunden und zugeführt ist durch den Kompressor (26) und die Kältemittelleitung (RL), kondensiert ist.
Klimatisierungssystem gemäß Anspruch 3, wobei der erste Kondensator (10) über den Sammlertrockner (12) in Serie mit dem zweiten Kondensator (20) verbunden ist.
Klimatisierungssystem gemäß Anspruch 1, wobei eine Wärmequelle (130) zwischen der Wasserpumpe (106) und dem Radiator (2) angeordnet ist, welcher das Kühlfluid, das den ersten Kondensator (110) passiert hat, der über die Kühlleitung (CL) damit verbunden ist, zugeführt wird.
Klimatisierungssystem gemäß Anspruch 5, wobei die Wärmequelle (130) aufweist ein elektrisches Leistungsteil, einen Elektromotor oder einen Brennstoffzellenstapel in einem umweltfreundlichen Fahrzeug und einen Wasserkühltyp-Zwischenkühler eines Verbrennungsmotorfahrzeugs.
Klimatisierungssystem für ein Fahrzeug, welches aufweist ein Expansionsventil (22), um flüssiges Kältemittel zu expandieren, einen Verdampfer (24), um das expandierte Kältemittel zu verdampfen durch Wärmeaustausch mit Luft, und einem Kompressor (26), um das gasförmige Kältemittel, das von dem Verdampfer (24) zugeführt wird, zu komprimieren, welche über eine Kältemittelleitung (RL) miteinander verbunden sind, ferner aufweisend: eine Kühleinheit mit einem Kühlgebläse (4), um Luft in einen ersten Radiator (2) zuzuführen, einem Speichertank (8), der über eine Kühlleitung (CL) mit dem ersten Radiator (2) verbunden ist, um Kühlfluid zu speichern, und einer Wasserpumpe (6), die über die Kühlleitung (CL) verbunden ist, um Kühlfluid zu zirkulieren, einen ersten Kondensator (10), der auf der einen Seite des ersten Radiators (2) angeordnet ist, sodass das Kühlfluid über die Kühlleitung (CL) und die Kühleinheit zugeführt wird, wobei das Kältemittel über einen Wasserkühlvorgang kondensiert wird durch Wärmeaustausch zwischen dem Kühlfluid und dem Kältemittel, das durch die Kühlleitung (CL) zugeführt wird, und einen zweiten Kondensator (20), der in Serie mit dem erstem Kondensator (10) verbunden ist in der Kältemittelleitung (RL), sodass ihm ein kondensiertes Flüssigphase-Kältemittel zugeführt wird, und der vor dem ersten Radiator (2), angeordnet ist, sodass das Kältemittel über ein Luftkühlvorgang kondensiert wird durch Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und Außenluft, die durchs Fahren zugeführt wird.
Klimatisierungssystem gemäß Anspruch 7, wobei der erste Kondensator (10) zwischen dem ersten Radiator (2) und dem Reservetank (8) angeordnet ist.
Klimatisierungssystem gemäß Anspruch 7, wobei der erste Kondensator (10) integral ausgebildet ist mit einem Sammlertrockner (12), um verbleibendes gasförmiges Kältemittel im kondensierten Kältemittel zu separieren.
Klimatisierungssystem gemäß Anspruch 9, wobei der erste Kondensator (10) über den Sammlertrockner (12) mit dem zweiten Kondensator (20) verbunden ist.
Klimatisierungssystem gemäß Anspruch 7, wobei eine Wärmequelle (130) zwischen dem ersten Radiator (2) und der Wasserpumpe (106) über die Kühlleitung (CL) angeordnet ist.
Klimatisierungssystem gemäß Anspruch 11, wobei die Wärmequelle (130) aufweist ein elektrisches Leistungsteil, einen Elektromotor oder einen Brennstoffzellenstapel in einem umweltfreundlichen Fahrzeug und einen Wasserkühlungstyp-Zwischenkühler eines Verbrennungsmotorfahrzeugs.
Klimatisierungssystem gemäß Anspruch 7, wobei ein zweiter Radiator (330) für einen Verbrennungsmotor zwischen dem ersten Radiator (308) und dem Kühlgebläse (310) angeordnet ist, um den Verbrennungsmotor in einem Verbrennungsmotorfahrzeug zu kühlen.