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Querverweis auf verwandte Anmeldung
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der
koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2013-0154967 , eingereicht am 12. Dezember 2013, deren gesamter Inhalt durch diese Bezugnahme für alle Zwecke hierin mitaufgenommen ist.
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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühlmodul für ein Fahrzeug (z.B. ein Kraftfahrzeug) und insbesondere ein Kühlmodul für ein Fahrzeug, in welchem ein Kondensator (Verflüssiger), der einen Kältemittel kondensiert, eingerichtet ist, um in einen luftgekühlten Typ und einen wassergekühlten Typ unterteilt zu sein, sodass der wassergekühlte Kondensator in einem Radiator (Kühler) eingebettet ist, und ein Kühlwasserströmungstyp des Radiators wird geändert, wodurch die Gesamtkühlleistung verbessert wird.
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Beschreibung der bezogenen Technik
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Im Allgemeinen hält ein Klimaanlagensystem eines Fahrzeugs eine Innenraumtemperatur eines Fahrzeugs auf einer angemessenen Temperatur unabhängig von einer Änderung in einer Außentemperatur, um in der Lage zu sein eine komfortable Innenraumumgebung beizubehalten.
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Unlängst, da Energieeffizienz und ein Umweltverschmutzungsproblem Tag für Tag Aufmerksamkeit erfahren, wird eine Entwicklung eines umweltfreundlichen Fahrzeugs notwendig, welches im Wesentlichen ein Verbrennungsmotorfahrzeug ersetzen kann. Das umweltfreundliche Fahrzeug ist unterteilt in ein elektrisches Fahrzeug, welches im Allgemeinen unter Verwendung einer Brennstoffzelle (bzw. einer Kraftstoffzelle) oder Elektrizität als Leistungsquelle gefahren/angetrieben wird, und ein Hybridfahrzeug, welches unter Verwendung eines Motors (z.B. eines Verbrennungsmotors) und einer elektrischen Batterie als eine Leistungsquelle gefahren/angetrieben wird.
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Das Hybridfahrzeug wird unter Verwendung von Elektrizität, welche von einer Brennstoffzelle oder der elektrischen Batterie bereitgestellt wird, von einem Elektromotor zusammen mit dem Verbrennungsmotor angetrieben, welcher mit allgemeinem Kraftstoff angetrieben wird, um ein Antriebsdrehmoment zu erzeugen. In diesem Fall muss Wärme, welche von der Brennstoffzelle oder der Batterie und dem Elektromotor erzeugt wird, effektiv abgeführt werden, um die Leistung des Elektromotors sicherzustellen.
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Deshalb ist ein in einem Hybridfahrzeug eingerüstetes Kühlsystem gemäß der bezogenen Technik eingerichtet, um aufzuweisen einen Radiator für einen Verbrennungsmotor, welcher dem Verbrennungsmotor Kühlwasser zuführt, einen elektroseitigen Radiator, welcher elektrischen Komponenten, wie z.B. einem Inverter und einem Elektromotor, das Kühlwasser zuführt, ein Kühlmodul, welches einen Kondensator und ein Kühlgebläse zum Kühlen eines Kältemittels eines Klimaanlagensystems an einer Frontseite des Fahrzeugs aufweist, eine Kühlleitung, welche das Kühlmodul mit dem Antriebssystem verbindet, eine Kühlpumpe, welche das Kühlwasser zirkuliert, und einen Reservoirtank, welcher das Kühlwasser bevorratet.
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Hier, in einem Kühlmodul für ein Fahrzeug gemäß der bezogenen Technik, wenn der wassergekühlte Kondensator verwendet wird, tauschen das Kühlwasser und das Kältemittel Wärme aus, und deshalb wird eine Kältemittelauslasstemperatur des Kondensators gesteigert, wodurch die benötigte Leistung steigt.
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Verglichen mit dem luftgekühlten Kondensatortyp hat der wassergekühlte Kondensator weiter eine höhere Wärmekapazität (aufgrund) des Kühlwassers, sodass der wassergekühlte Kondensator einen niedrigen Kondensationsdruck hat, jedoch ist eine Temperaturdifferenz zwischen dem Kühlwasser und dem Kältemittel reduziert, und hat eine Kühlwassertemperatur, die höher als Außenluft(temperatur) ist, sodass es für den wassergekühlten Kondensator schwierig ist zu unterkühlen (bzw. unterkühltes Kältemittel zu bilden), wodurch die Gesamtkühlleistung des Klimaanlagensystems reduziert ist.
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Um dies zu verhindern werden das Kühlgebläse und der Radiator mit großer Kapazität benötigt, welche einen schlechten Einfluss auf eine Anordnung in einem engen Motorraum und auf das Gesamtgewicht und die Gesamtkosten des Fahrzeugs haben können.
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Weiter, um den wassergekühlten Kondensator im engen Motorraum anzubringen, muss der wassergekühlte Kondensator an einem hinteren Bereich eines Stoßfängers (z.B. einer Stoßstange) oder einem hinteren Bereich des Motorraums angebracht sein, und deshalb ist das Sicherstellen von Raum schwierig, sodass eine Verbindungsleitung und eine Ausführung/Anordnung kompliziert sein kann und eine Zusammenbauleistung und eine Montage/Einbauleistung verschlechtert sein können, und ein thermischer Schaden (z.B. ein Überhitzen) des Motorraums kann eine Leistungsreduktion verursachen, wodurch eine Erhöhung des Leistungsverbrauchs des (Klimaanlagen)kompressors aufgrund eines erhöhten Strömungswiderstands eines Kältemittels folgt.
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Weiter, im Fall des umweltfreundlichen Fahrzeugs, bei welchem der Elektromotor, elektrisch angetriebene Komponenten, ein Brennstoffzellenpack und dergleichen angewendet werden, kühlt das Kühlwasser jede Komponente und wird dann in den Kondensator eingeführt, und deshalb wird die Temperatur davon erhöht, sodass eine Kondensatmenge des Kältemittels weiter reduziert sein kann.
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Weiter ist es schwierig einen Raum zum Anbringen des Kühlmoduls zwischen dem engen Motorraum und einer Stoßstange sicherzustellen, (und) Wärmekapazitäten und Betriebstemperaturen des Radiators und des (Klimaanlagen)kondensators sind unterschiedlich ausgebildet, sodass zum Zeitpunkt des einheitlichen Kühlens mittels des Kühlgebläse und des Fahrtwinds die Probleme der Reduktion der Kühlleistung und der Innenraumkühlungseffizienz des Fahrzeugs aufgrund des Auftretens des Unterschieds in der Kühlleistung, die Verringerung einer Fahrstrecke aufgrund der Erhöhung im Leistungsverbrauch des Kühlgebläses und einer Wasserpumpe und dergleichen auftreten können.
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Die in diesem Abschnitt „Hintergrund der Erfindung“ offenbarten Informationen dienen lediglich dem besseren Verständnis des allgemeinen Hintergrundes der Erfindung und sollen nicht als eine Bestätigung oder irgendeine Form von Vorschlag verstanden werden, dass diese Informationen den Stand der Technik bilden, der dem Fachmann schon bekannt ist.
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Erläuterung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung wurde in einem Bestreben getätigt, um ein Kühlmodul für ein Fahrzeug bereitzustellen, in welchem ein Kondensator (bzw. ein Verflüssiger), der ein Kältemittel kondensiert, unterteilt ist in einen luftgekühlten Typ und einen wassergekühlten Typ, sodass der wassergekühlte Kondensator in einem Radiator (bzw. einem Kühler) eingebettet ist, und eine Kühlwasserströmung des Radiators, in welchen der Kühlwasserkondensator einbettet ist, ist in einem Kehrtwendungsmuster-Strömungstyp (z.B. einem U-Wende-Strömungstyp) angewendet, wodurch eine Wärmeabstrahlmenge mit Bezug auf die Steigerung im Strömungswiderstand des Kühlwassers gesteigert ist, um die Gesamtkühlleistung zu verbessern und um einen Kondensationsdruck zu verringern, und eine Kondensationsleistung zum Zeitpunkt des Kältemittelkondensierens wird verbessert, um die Kühlleistung zu verbessern.
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Weiter wurde die vorliegende Erfindung in einem Bestreben getätigt, um ein Kühlmodul für ein Fahrzeug bereitzustellen, in welchem ein Radiator abhängig von der Wärmekapazität angeordnet ist, und ein wassergekühlter Kondensator und ein luftgekühlter Kondensator sind angebracht, wodurch eine (Bau)einheit/Unterbringung vereinfacht ist, um eine Raumverfügbarkeit zu verbessern und eine Kühlleistung ohne Kapazitätserhöhung zu verbessern, um Herstellungskosten zu sparen.
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Zahlreiche Aspekte der vorliegenden Erfindung stellen ein Kühlmodul für ein Fahrzeug (z.B. ein Kraftfahrzeug) bereit, aufweisend: einen Hauptradiator (bzw. einen Hauptkühler), welcher mit Bezug auf die Längsrichtung des Fahrzeugs an/in einem vorderen Bereich eines Motorraums angeordnet ist und welcher einem (Verbrennungs-)Motor durch Wärmeaustausch mit Außenluft (bzw. Umgebungsluft) gekühltes Kühlwasser zuführt, einen Sub-Radiator (bzw. einen Sub- oder Neben-Kühler), welcher im Wesentlichen parallel zum Hauptradiator und vor dem Hauptradiator angeordnet ist und welcher an beiden Seiten des Sub-Radiator Sammeltanks (bzw. Verteilertanks) hat und welcher einem Zwischenkühler (z.B. einem Ladeluftkühler) oder einer oder mehr elektrischen Komponenten das durch Wärmeaustausch mit der Außenluft gekühlte Kühlwasser zuführt, wobei ein Sammeltank (der Sammeltanks) aufweist einen Einlass, in welchen Kühlwasser eingeführt (z.B. eingeleitet) wird, und einen Auslass, aus welchem das Kühlwasser ausgegeben wird, und wobei eine Membran (bzw. eine Trennwand) im Inneren des Sub-Radiators angeordnet ist und verhindert, dass sich Kühlwasser, welches durch den Einlass eingeführt wird und durch den Auslass ausgegeben wird, (miteinander) vermischt, einen wassergekühlten Kondensator (bzw. einen Verflüssiger), welcher im anderen Sammeltank der Sammeltanks angeordnet ist und primär (z.B. als Erster) ein Kältemittel unter Verwendung des Kühlwassers als Wärmeaustauschmedium kondensiert, und einen luftgekühlten Kondensator (bzw. einen Verflüssiger), welcher mit dem wassergekühlten Kondensator in Fluidkommunikation ist, um im wassergekühlten Kondensator kondensiertes Kältemittel eingeführt zu bekommen, und welcher vor dem Sub-Radiator angeordnet ist, um sekundär (z.B. als Zweiter) das Kältemittel mittels Wärmeaustauschs mit der Außenluft zu kondensieren.
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Die Position der Membran kann zwischen dem Einlass und dem Auslass abhängig von der Montageposition des luftgekühlten Kondensators und dem Zustand des Kältemittels, welches durch den luftgekühlten Kondensator hindurch passiert, verändert sein/werden. Die Sammeltanks können aufweisen einen ersten Sammeltank, in welchem der Einlass und der Auslass geformt sind, und einen zweiten Sammeltank, im welchem der wassergekühlte Kondensator angeordnet ist. Der Einlass und der Auslass können jeweilig an einem Ende und dem anderen Ende des ersten Sammeltanks geformt sein, und die Membran kann dazwischen angeordnet sein.
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Der Sub-Radiator kann primär das Kühlwasser, welches durch den Einlass eingeführt wird, mittels Wärmeaustauschs mit der Außenluft kühlen, während das Kühlwasser von einem Abschnitt des ersten Sammeltanks, welcher durch die Membran partitioniert ist, zum zweiten Sammeltank geströmt wird/ strömt, sekundär das Kühlwasser mittels Wärmeaustauschs mit der Außenluft kühlen, während das Kühlwasser vom zweiten Sammeltank zu einem Abschnitt des ersten Sammeltanks geströmt wird/ strömt, in welchem der Auslass angeordnet ist, und das gekühlte Kühlwasser durch den Auslass ausgeben. Der Sub-Radiator kann eingerichtet sein, um das Kühlwasser in einem Kehrtwendungsmuster (z.B. einem U-Wende-Muster) vom ersten Sammeltank zum zweiten Sammeltank und zurück zum ersten Sammeltank zu strömen.
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Der Hauptradiator und/oder der Sub-Radiator können geformt sein als ein Rippenrohr-Typ Wärmetauscher, in welchem einander gegenüberliege Innenseiten eine Mehrzahl von Kanälen (z.B. Rohren) und Wärmeabstrahlrippen, welche zwischen den jeweiligen Kanälen bereitgestellt sind, aufweisen.
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Der luftgekühlte Kondensator kann eingerichtet sein als ein Rippenrohr-Typ Wärmetauscher, in welchem eine Mehrzahl von Kältemittelleitungen bei im Wesentlichen gleichen Entfernungen angeordnet ist und zumindest eine Wärmeabstrahlrippe zwischen oder inmitten der Kältemittelleitungen angeordnet ist. Der luftgekühlte Kondensator kann in einer Hochrichtung des luftgekühlten Kondensators unterteilt und partitioniert sein, um sequenziell Kältemittel, welches vom wassergekühlten Kondensator zugeführt wird, für jeden/ in jedem Kältemittelzustand zu kondensieren. Der luftgekühlte Kondensator kann eine Seite haben, welche mit einem Auffangtrockner (z.B. einem Sammeltrockner und/oder einem Abscheider) ausgerüstet ist, der ein gasförmiges Kältemittel separiert, welches im vom wassergekühlten Kondensator eingeführten Kältemittel verbleibt, und kann durch den Auffangtrockner in Fluidkommunikation mit dem wassergekühlten Kondensator sein.
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Ein Kühlgebläse kann mit Bezug zur Längsrichtung des Fahrzeugs an einer Hinterseite des Hauptradiators angebracht sein.
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Der wassergekühlte Kondensator kann aufweisen: einen Kondensationsteil, welcher aufweist zumindest zwei sich voneinander im Abstand befindende Platten, um zumindest eine Kältemittelpassage zum Strömen des Kältemittels zu formen, wobei eine Kältemittelpassage in der zumindest einen Kältemittelpassage mittels miteinander Kuppelns zweier angrenzenden Platten geformt ist, einen Kältemitteleinlass, welcher in einer Längsrichtung des Kondensationsteils an einem Ende des Kondensationsteils geformt ist und außerhalb des (bzw. außen am) korrespondierenden Sammeltanks des Sub-Radiators hervorsteht, und einen Kältemittelauslass, welcher am anderen Ende des Kondensationsteils geformt ist und außerhalb des (bzw. außen am) korrespondierenden Sammeltanks hervorsteht und mit dem luftgekühlten Kondensator verbunden ist.
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Eine Platte in einem Paar von zwei Platten, welche/s an einer Seite angeordnet ist, kann eine Mehrzahl von Hervorstehelementen haben, welche an einer Außenseite davon mit/in einem festgelegten Intervall/Abstand (voneinander) geformt sind, und kann mit einer Außenseite einer Platte in einem angrenzenden Paar von zwei Platten, welche/s an der anderen Seite angeordnet ist, durch jedes der Hervorstehelemente, welche die Außenseite der Platte im angrenzenden Paar kontaktieren, gekuppelt sein. Die Platte im angrenzenden Paar der zwei Platten, welche an der anderen Seite angeordnet ist, kann Wärmeabstrahlungshervorstehelemente haben, welche in einer Breitenrichtung des Kondensationsteils (gesehen) an beiden Seiten der Platte in Richtung einer Außenseite hervorstehen.
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Die Sammeltanks können aufweisen einen ersten Sammeltank, welcher mit dem Einlass und dem Auslass bereitgestellt ist und von der Membran partitioniert ist, einen zweiten Sammeltank, welcher mit dem ersten Sammeltank in Fluidkommunikation ist, und der wassergekühlte Kondensator kann innerhalb eines Abschnitts des ersten (bzw. des zweiten) Sammeltanks angeordnet sein, im welchem der Auslass angeordnet ist.
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Der Sub-Radiator kann dem Zwischenkühler das gekühlte Kühlwasser zuführen, wenn der Sub-Radiator bei einem Verbrennungsmotorfahrzeug verwendet wird, und führt einer oder mehr elektrischen Komponenten das gekühlte Kühlwasser zu, wenn der Sub-Radiator bei einem Hybridfahrzeug verwendet wird.
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Wie oben beschrieben, gemäß dem Kühlmodul für ein Fahrzeug der vorliegenden Erfindung, kann der Kondensator, welcher ein Kältemittel kondensiert, eingerichtet sein, um in einen luftgekühlten Typ und einen wassergekühlten Typ unterteilt zu sein, sodass der wassergekühlte Kondensator im Radiator eingebettet ist, und die Kühlwasserströmung des Radiators, welcher den wassergekühlten Kondensator einbettet, ist im Kehrtwendungs-Strömungspfad angewendet, wodurch die Wärmeabstrahlmenge mit Bezug auf die Strömungswiderstandsteigerung (des Strömungspfads) oder den Strömungspfad des Kühlwassers erhöht ist, um die Gesamtkühlleistung zu erhöhen, und das Kältemittel, welches durch den wassergekühlten Kondensator hindurch passiert, kann wieder in den luftgekühlten Kondensator eingeführt werden, um den Kondensationsdruck des Kältemittels zu reduzieren und die Kondensationsleistung zu verbessern, wodurch die Kühlleistung verbessert ist.
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Weiter sind sowohl der wassergekühlte Kondensator als auch der luftgekühlte Kondensator angebracht, um die Anordnung der Leitung(en) und der Baueinheit zu vereinfachen, wodurch der (benötigte) Montageraum minimiert ist und die Raumverfügbarkeit des Fahrzeugmotorraums verbessert ist.
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Außerdem kann die Kühlleistung verbessert sein ohne Erhöhung der Kapazität des Radiators und des Kühlgebläses, um Herstellungskosten zu sparen, und die Anordnung der Leitung(en) kann vereinfacht sein, um den Strömungswiderstand der Arbeitsfluide zu reduzieren und die (hindurch passierende) Durchströmungsmenge zu erhöhen.
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Darüber hinaus werden der wassergekühlte Kondensator und der luftgekühlte Kondensator gleichzeitig angewendet, um den Kondensationsdruck des Kältemittels zu reduzieren und um die Kondensationsleistung zu verbessern, wodurch das vom (Klimanlagen-)Kompressor benötigte Öl reduziert wird und die Gesamtkraftstoffeffizienz des Fahrzeugs verbessert wird.
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Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben andere Merkmale und Vorteile, welche aus den beiliegenden Zeichnungen, die hierin aufgenommen sind, und der folgenden detaillierten Beschreibung, die zusammen dazu dienen, bestimmte Grundsätze der vorliegenden Erfindung zu erklären, deutlich werden oder darin detaillierter ausgeführt werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Kühlmoduls für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung.
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2 ist eine Vorderansicht eines beispielhaften Kühlmoduls für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung.
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3 ist eine Rückansicht eines beispielhaften Kühlmoduls für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung.
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4 ist eine Draufsicht eines beispielhaften Kühlmoduls für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung.
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5 ist eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften wassergekühlten Kondensators, welcher an einem beispielhaften Kühlmodul für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet ist.
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6 ist eine Querschnittsansicht, welche entlang der Linie A-A der 5 aufgenommen ist.
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7 und 8 sind Strukturdiagramme eines weiteren beispielhaften Kühlmoduls für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung
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Detaillierte Beschreibung
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Es wird nun im Detail Bezug auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und im Folgenden beschrieben werden. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit den beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wird, ist es klar, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu gedacht ist, die Erfindung auf diese beispielhaften Ausführungsformen zu beschränken. Die Erfindung ist im Gegenteil dazu gedacht, nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen abzudecken, sondern auch diverse Alternativen, Änderungen, Abwandlungen und andere Ausführungsformen, die im Sinn und Umfang der Erfindung, wie durch die angehängten Ansprüchen definiert, enthalten sein können.
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Um die vorliegende Erfindung klar zu beschreiben, sind Abschnitte, welche nicht mit der Beschreibung in Verbindung stehen, weggelassen. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen durchgehend durch die Beschreibung hinweg ähnliche (bzw. gleiche) Elemente.
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Ferner sind die Größe und Dicke einer jeden Konfiguration lediglich wahllos zum besseren Verständnis und zur Einfachheit der Beschreibung in den Zeichnungen gezeigt, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht notwendigerweise darauf beschränkt, und in den Zeichnungen sind die Dicke von Ebenen, Folien, Paneelen, Bereichen, etc. zur Verdeutlichung übertrieben.
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Durchgehend durch die Beschreibung, falls nicht explizit das Gegenteil beschrieben ist, ist „irgendwelche Komponenten aufweisen“ so zu verstehen, dass die Einbeziehung von anderen Elementen, nicht aber das Ausschließen von irgendwelchen anderen Elementen gemeint ist.
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Die 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Kühlmoduls für ein Fahrzeug gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die 2 und 3 sind (jeweilig) eine Vorderansicht und eine Rückansicht des Kühlmoduls für ein Fahrzeug gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die 4 ist eine Draufsicht des Kühlmoduls für ein Fahrzeug gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die 5 ist eine perspektivische Ansicht eines wassergekühlten Kondensators, welcher bei einem Kühlmodul für ein Fahrzeug gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, und die 6 ist eine Querschnittansicht entlang der in 5 mit A-A bezeichneten Linie.
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Bezugnehmend auf die Zeichnungen gemäß einem Kühlmodul 100 für ein Fahrzeug gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Kondensatoren 130 und 140, welche ein Kältemittel kondensieren, eingerichtet, um unterteilt zu sein in einen luftgekühlten Typ und einen wassergekühlten Typ, sodass der wassergekühlte Kondensator 130 in einem Radiator eingebettet ist, und eine Kühlwasserströmung des Radiators, in welchen der wassergekühlte Kondensator 130 einbettet ist, ist in einem Kehrtwendungs-Strömungstyp (z.B. U-Wende-förmig) angewendet, wodurch eine Wärmeabstrahlmenge mit Bezug auf den erhöhten Strömungswiderstand des Kühlwassers verbessert ist, um die Gesamtkühlleistung zu verbessern und einen Kondensationsdruck zu reduzieren und um zum Zeitpunkt des Kondensierens des Kältemittels eine Kondensationsleistung zu verbessern, um die Kühlleistung zu verbessern.
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Weiter sind in dem Kühlmodul 100 für ein Fahrzeug gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Radiatoren 110 und 120 abhängig von deren Wärmekapazitäten angeordnet, und sowohl der wassergekühlte Kondensator 130 als auch der luftgekühlte Kondensator 140 sind angebracht, wodurch eine Baueinheit (bzw. ein Gesamtpaket) vereinfacht wird, um eine Raumverfügbarkeit zu verbessern, und eine Kühlleistung verbessert wird, ohne die Kapazität zu erhöhen, um Herstellungskosten zu sparen.
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Wie in den 1 bis 4 gezeigt weist zu diesem Zweck das Kühlmodul 100 für ein Fahrzeug gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung den Hauptradiator 110, den Sub-Radiator 120, den wassergekühlten Kondensator 130 und den luftgekühlten Kondensator 140 auf.
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Als erstes ist der Hauptradiator 110 mit Bezug auf die Längsrichtung des Fahrzeugs an einem vorderen Bereich eines Motorraums (z.B. eines Verbrennungsmotorraums) und an einer Rückseite des Sub-Radiators 120 angeordnet und führt einem (Verbrennungs-)Motor durch Wärmeaustausch mit Außenluft gekühltes Kühlwasser zu.
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Ein Kühlgebläse 111 ist mit Bezug auf die Längsrichtung des Fahrzeugs an einer Rückseite des Hauptradiators 110 angeordnet und bläst Wind zum Hauptradiator 110 zusammen mit Außenluft, welche während des Fahrens eingeführt wird, wodurch das Kühlwasser effizienter gekühlt wird.
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Gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist der Sub-Radiator 120 parallel oder im Wesentlichen parallel mit dem Hauptradiator 110 vor dem Hauptradiator 110 angeordnet, um einem Zwischenkühler oder elektrischen Komponenten durch den Wärmeaustausch mit Außenluft das gekühlte Kühlwasser zuzuführen.
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Das heißt, wenn der Sub-Radiator 120 bei einem Verbrennungsmotorfahrzeug verwendet wird, kann der Sub-Radiator 120 dem Zwischenkühler das gekühlte Kühlwasser zuführen, und wenn der Sub-Radiator 120 bei einem Hybridfahrzeug verwendet wird, kann der Sub-Radiator 120 den elektrischen Komponenten das gekühlte Kühlwasser zuführen.
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Bei dem Sub-Radiator 120 weist ein Sammeltank 121 von Sammeltanks 121, welche an beiden Seiten des Sub-Radiators 120 vorliegen, auf einen Einlass 123, in welchen Kühlwasser eingeführt wird, und einen Auslass 125, aus welchem Kühlwasser ausgegeben wird, und der Sub-Radiator 120 hat ferner eine Membran 127, welche im Inneren des Sub-Radiators 120 angeordnet ist und verhindert, dass sich das durch den Einlass 123 eingeführte und durch den Auslass 125 ausgegebene Kühlwasser (miteinander) vermischt.
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In dieser Konfiguration kann der Sammeltank 121 eingerichtet sein, um einen ersten Sammeltank 121a, in welchem der Einlass 123 und der Auslass 125 geformt sind, und einen zweiten Sammeltank 121b aufweisen, in welchem der wassergekühlte Kondensator 130 bereitgestellt ist.
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Gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können der Einlass 123 und Auslass 125 jeweilig an einem Ende und dem anderen Ende des ersten Sammeltanks 121a geformt sein, wobei sie die Membran 127 dazwischen angeordnet haben.
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In dieser Konfiguration kann eine Position der Membran 127 zwischen dem Einlass 123 und dem Auslass 125 abhängig von einer Montageposition des luftgekühlten Kondensators 140 und einem Zustand des durch den luftgekühlten Kondensator 140 hindurch passierenden Kältemittels verändert sein/werden.
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Der wie oben beschrieben eingerichtete Sub-Radiator 120 kühlt primär (als Erster) das durch den Einlass 123 eingeführte Kühlwasser mittels Wärmeaustauschs mit Außenluft, während das Kühlwasser von der Innenseite des ersten Sammeltanks 121a, welcher mittels der Membran 127 partitioniert ist, zum zweiten Sammeltank 121b bewegt wird.
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Als nächstes kühlt der Sub-Radiator 120 sekundär (als Zweiter) das Kühlwasser mittels Wärmeaustauschs mit der Außenluft, während das Kühlwasser vom zweiten Sammeltank 121b zum ersten Sammeltank 121a, in welchem der Auslass 125 angeordnet ist, bewegt wird, und gibt dann das gekühlte Kühlwasser durch den Auslass 125 aus.
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Der Sub-Radiator 120 kann in einem Kehrtwendung-Strömungstyp (z.B. U-Wende-Strömungstyp) geformt sein, welcher das Kühlwasser vom ersten Sammeltank 121a über den zweiten Sammeltank 121b und dann wieder zum ersten Sammeltank 121a bewegt, um die Strömung des Kühlwassers kehrt zu wenden.
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Der Hauptradiator 110 und der Sub-Radiator 120, welche wie oben beschrieben eingerichtet sind, können als Rippenrohr-Typ Wärmetauscher geformt sein, im welchem einander gegenüberliegende Innenseiten eine Mehrzahl von Kanälen (z.B. Rohren) T und Wärmeabstrahlrippen P, welche zwischen den jeweiligen Kanälen T bereitgestellt sind, aufweisen.
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Das heißt, der Hauptradiator 110 und der Sub-Radiator 120 sind die Rippenrohr-Typ Wärmetauscher und tauschen Wärme zwischen dem eingeführten Kühlwasser und der Außenluft aus, welche in die zwischen den jeweiligen Kanälen T angebrachten Wärmeabstrahlrippen P eingeführt wird, während das Kühlwasser durch die jeweiligen Kanäle T bewegt wird, wodurch das Kühlwasser gekühlt wird.
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Gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist der wassergekühlte Kondensator 130 mittels Stapelns einer Mehrzahl von Platten 133 im anderen Sammeltank 121 der Sammeltanks 121, welche an beiden Seiten des Sub-Radiators 120 liegen, eingerichtet und kondensiert primär (z.B. als Erster) das Kältemittel unter Verwendung des Kühlwassers als Wärmeaustauschmedium.
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Das heißt, wie oben beschrieben ist der wassergekühlte Kondensator 130 im zweiten Sammeltank 121b von dem ersten und zweiten Sammeltank 121a und 121b angebracht, in welchem der Einlass 123 und der Auslass 125 nicht geformt sind.
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In dieser Konfiguration ist der wassergekühlte Kondensator 130 eingerichtet, um einen Kondensationsteil 132, einen Kältemitteleinlass 137 und einen Kältemittelauslass 139 aufzuweisen, welche unten detaillierter beschrieben sind.
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Als erstes ist im Kondensationsteil 132 eine Kältemittelpassage 135, durch welche sich das Kältemittel hindurch bewegt, mittels miteinander Kuppelns von zwei Platten 133 geformt, und zumindest zwei der zwei Platten 133, die miteinander gekuppelt sind, sind bereitgestellt, sodass zumindest eine Kältemittelpassage 135 geformt ist, und sind angeordnet, um voneinander im Abstand zu sein.
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In dieser Konfiguration kann der Kondensationsteil 132 eingerichtet sein mittels gegenseitigen (bzw. aufeinander) Stapelns von Paaren, wie z.B. von sieben Paaren von zwei miteinander gekuppelten Platten 133, sodass die durch die zwei miteinander gekuppelten Platten 133 geformte Kältemittelpassage 135 siebenspaltig wird.
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Der Kältemitteleinlass 137 ist in einer Längsrichtung des Kondensationsteils 132 an einem Ende des Kondensationsteils 132 geformt, steht außen am Sammeltank 121b des Sub-Radiators 120 hervor, um mit einem Kältemittelrohr 131 verbunden zu sein, und führt durch das Kältemittelrohr 131 das Kältemittel in den Kondensationsteil 132 ein.
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Weiter ist der zum Kältemitteleinlass 137 korrespondierende Kältemittelauslass 139 am anderen Ende des Kondensationsteils 132 geformt, steht außen am zweiten Sammeltank 121b hervor und ist durch das Kältemittelrohr 131 mit dem luftgekühlten Kondensator 140 verbunden.
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In dieser Konfiguration hat die Platte 133 der zwei Platten 133, welche an einer Seite angeordnet ist, eine Mehrzahl von Hervorstehelementen (Vorsprünge)134, welche an einer Oberfläche mit/in einem festgelegten Intervall/Abstand (voneinander) geformt sind, und kann mit der Außenseite der Platte 133, welche an der anderen Seite angeordnet ist, durch jedes Hervorstehelement 134 gekuppelt sein, während sie die Außenseite der Platte 133 kontaktiert.
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Das heißt, gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist jedes der Hervorstehelemente 134 an einer oberen Fläche der Platte 133 geformt, welche mit Bezug auf die Zeichnungen am oberen Abschnitt angeordnet ist, und die Platte 133 ist mit der am unteren Abschnitt angeordneten Platte 133 durch die Hervorstehelemente 134 gekuppelt, sodass die zwei Platten 133, welche miteinander gekuppelt sind, stabiler miteinander gekuppelt sein können.
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Weiter, wenn das Kühlwasser, welches in den zweiten Sammeltank 121b eingeführt wird, zwischen (bzw. in) den Räumen, welche durch jedes Hervorstehelement 134 geformt sind, strömen kann, wird die Strömung des Kühlwassers durch jedes der Hervorstehelemente 134 kontinuierlich geändert, sodass der Wärmeaustausch des Kühlwassers und des Kältemittels einfacher ausgeführt werden kann, und die Kondensationsrate des Kältemittels kann erhöht sein.
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Gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Platte 133 der zwei Platten 133, die an der anderen Seite angeordnet ist, Wärmeabstrahlvorsprünge (z.B. Rippen) 136 haben, welche an beiden Seiten der Platte 133 in einer Breitenrichtung des Kondensationsteils 132 integral und/oder monolithisch in Richtung der Außenseite hervorstehen.
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Der/die Wärmeabstrahlvorsprünge 136 strahlen Wärme des Kältemittels, welches durch die Kältemittelpassage 135 des wassergekühlten Kondensators 130 hindurch passiert, während des Wärmeaustauschs mit dem Kühlwasser im zweiten Sammeltank 121 sanft ab.
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Im wie oben beschrieben eingerichteten wassergekühlten Kondensator 130 dient, wenn das Kühlwasser im Raum zwischen den zwei Platten 133 strömt, jedes der Hervorstehelemente 134 als ein Strömungswiderstand, um die/eine Kontaktfläche mit der Platte 133 zu vergrößern, sodass zwischen dem Kältemittel, welches durch die Kältemittelpassage 135 hindurch passiert, und dem Kühlwasser effizienter Wärme ausgetauscht wird, wodurch die Kondensationseffizienz des Kältemittels verbessert ist.
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Weiter können die Wärmeabstrahlvorsprünge 136 sanft die Wärme abstrahlen, welche Wärme vom Kältemittel, das durch die Kältemittelpassage 135 hindurch passiert, auf das Kühlwasser, welches in den zweiten Sammeltank 121b eingeführt wird, übertragen wird.
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Weiter ist der luftgekühlte Kondensator 140 durch das Kältemittelrohr 131 mit dem wassergekühlten Kondensator 130 verbunden, um das im wassergekühlten Kondensator 130 primär kondensierte Kältemittel eingeführt zu bekommen, und ist vor dem/ auf der Vorderseite des Sub-Radiators 120 angeordnet, um sekundär das Kältemittel mittels Wärmeaustauschs mit der Außenluft zu kondensieren.
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Hier kann der luftgekühlte Kondensator 140 vor dem Sub-Radiator 120 in einer Längsrichtung angebracht sein und kann als ein Rippenrohr-Typ Wärmetauscher eingerichtet sein, in welchem eine Mehrzahl von Kältemittelleitungen (z.B. Kältemittelrohren) 141 mit gleichen oder mit im Wesentlichen gleichen Abständen angeordnet ist, und die Wärmeabstrahlrippe P ist zwischen oder inmitten der jeweiligen Kältemittelleitung 141 angebracht.
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Der luftgekühlte Kondensator 140 kann in einer Hochrichtung geteilt und partitioniert sein, um sequenziell das Kältemittel, welches vom wassergekühlten Kondensator 130 zugeführt wird, in/für jedem/jeden Kältemittelzustand zu kondensieren.
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Zum Beispiel kann der luftgekühlte Kondensator 140 in drei oder zwei Stufen geteilt und partitioniert sein, und, wenn der luftgekühlte Kondensator 140 in drei Stufen geteilt ist, kühlt und kondensiert der luftgekühlte Kondensator 140 überhitzten Kältemitteldampf unter dem/den (bzw. im) vom Wasserkühler 130 zugeführten Kältemittel(n) am/im oberen Abschnitt davon, kühlt und kondensiert einen Kältemittel-Nassdampf unter dem/den (bzw. im) kondensierten Kältemittel(n) am/im mittleren Abschnitt davon und unterkühlt und kondensiert letztendlich ein flüssiges Kältemittel am unteren Abschnitt davon.
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Weiter, wenn der luftgekühlte Kondensator 140 in die zwei Stufen geteilt und partitioniert ist, kondensiert der luftgekühlte Kondensator 140 den Kältemittel-Nassdampf, welcher im überhitzten Kältemitteldampf beinhaltet ist (bzw. vice versa), in dem Bereich, welcher den oberen Abschnitt und den mittleren Abschnitt davon aufweist, und kondensiert das Kältemittel am unteren Abschnitt davon, welcher in einen Unterkühlungs-Kältemittelbereich abgeteilt ist, der das flüssige Kältemittel unterkühlt und kondensiert.
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Der wie oben beschrieben eingerichtete luftgekühlte Kondensator 140 hat eine Seite davon mit einem Auffangtrockner 143 ausgerüstet, welcher ein gasförmiges Kältemittel separiert, das im durch das Kältemittelrohr 131 vom wassergekühlten Kondensator 130 eingeführten Kältemittel enthalten ist, und kann durch den Auffangtrockner 143 mit dem wassergekühlten Kondensator 130 verbunden sein.
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Das heißt, der luftgekühlte Kondensator 140 erlaubt es/ ermöglicht es dem Kältemittel, welches vom wassergekühlten Kondensator 130 eingeführt wird, durch den Auffangtrockner 143 hindurch zu passieren und dann mittels Wärmeaustauschs mit der Außenluft eingeführt und kondensiert zu werden, sodass zum Zeitpunkt des sekundären Kondensierens des Kältemittels das Kältemittel im Zustand kondensiert ist, in welchem ein gasförmiges Kältemittel entfernt ist, wodurch die Kondensationseffizienz gesteigert ist.
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Die 7 und 8 sind Strukturdiagramme eines Kühlmoduls für ein Fahrzeug gemäß zahlreichen weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
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Als Erstes, mit Bezug auf die 7, ist in einem Kühlmodul 200 für ein Fahrzeug gemäß zahlreichen weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine Membran 227, welche in einem ersten Sammeltank 221a angeordnet ist, korrespondierend zu einem Kältemittel-Unterkühlungsbereich angeordnet, welcher im unteren Abschnitt eines luftgekühlten Kondensators 240 angeordnet ist.
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Deshalb wird erwärmte Luft, welche durch den oberen Abschnitt des Kältemittel-Unterkühlungsbereichs des luftgekühlten Kondensators 240 passiert, in den gesamten Bereich eines Sub-Radiators 220 eingeführt, wodurch mittels der Membran 227 eine Verschlechterung der Wärmeabstrahlleistung des Sub-Radiators 220 verhindert wird.
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Weiter, wenn das Kühlwasser, welches mittels Einführens in einen zweiten Sammeltank 221b gekühlt wird, zusätzlich mittels Wärmeaustauschs mit der Außenluft gekühlt wird während es wieder in den ersten Sammeltank 221a strömt, wird (anhand der Membran 227) Außenluft eingeleitet, welche weniger erwärmt ist als die während des durch den oberen Abschnitt des Kältemittel-Unterkühlungsbereichs des luftgekühlten Kondensators 240 hindurch Passierens erwärmte Außenluft und welche eine relativ niedrige(re) Temperatur hat, wodurch mittels der Membran 227 eine Verschlechterung der Kühleffizienz des Kühlwassers verhindert wird.
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Weiter, mit Bezug auf die 8, in einem Kühlmodul 300 für ein Fahrzeug gemäß zahlreichen weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, ist ein wassergekühlter Kondensator 330 von einem ersten Sammeltank 321a, an welchem ein Auslass 325 angeordnet ist, partitioniert (bzw. abgeteilt) mittels einer Membran 327, welche im Inneren davon angeordnet ist.
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Deshalb hat der wassergekühlte Kondensator 330 eine weiter reduzierte Größe als in dem Fall, in welchem der wassergekühlte Kondensator 330 in einem zweiten Sammeltank 321b ohne Membran 327 angeordnet ist, wodurch eine Wärmekapazität reduziert wird/ist, jedoch kann das Kältemittel mittels Wärmeaustauschs mit dem niedertemperaturgekühlten Kühlwasser, welches durch den Auslass 325 ausgegeben wird, kondensieren, wodurch die äquivalente Leistung trotz der reduzierten Größe sichergestellt wird.
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Das heißt, im Kühlmodul 300 für ein Fahrzeug gemäß zahlreichen weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, selbst wenn die Größe des wassergekühlten Kondensator 330 reduziert ist, kann die äquivalente Kondensationsleistung sichergestellt sein, wodurch die Herstellungskosten und ein Gesamtgewicht reduziert sind.
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Deshalb bewegen die Kühlmodule 100, 200 und 300 für ein Fahrzeug gemäß den vorliegenden beispielhaften Ausführungsformen das Kühlwasser in den Sub-Radiatoren 120, 220 und 320 in einem Kehrtwendungsströmungstyp (z.B. U-förmig), um das Kühlwasser mittels Wärmeaustauschs mit der Außenluft zweimal zu kühlen, wodurch die Wärmeabstrahlleistung verbessert wird.
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Weiter kühlen die wassergekühlten Kondensatoren 130, 230 und 330 das Kältemittel unter Verwendung des Kühlwassers als ein Wärmeaustauschmedium, welches einen größeren Wärmetransferkoeffizienten als die Außenluft hat, wodurch der Kondensationsdruck des Kältemittels, welches im Inneren davon erzeugt wird, reduziert wird.
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Weiter erhalten die luftgekühlten Kondensatoren 140, 240 und 340 nur das flüssige Kältemittel durch die Auffangtrockner 143, 243 und 343, während das kondensierte Kältemittel durch die wassergekühlten Kondensatoren 130, 230 und 330 hindurch passiert, und können das zugeführte flüssige Kältemittel mittels Wärmeaustauschs mit der Außenluft (weiter) kondensieren, während dies durch jeden Bereich hindurch passiert, welcher geteilt und partitioniert ist für jeden Kältemittelzustand, um eine effizientere Kondensation zu ermöglichen.
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Deshalb können die luftgekühlten Kondensatoren 140, 240 und 340 die Temperaturdifferenz zwischen der Außenluft und dem Kältemittel vergrößern, um einfach das unterkühlte Kältemittel zu bilden und um die Wärmekapazitäten der Kältemittelrohre 131, 231 und 331 zu reduzieren.
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Deshalb, wenn das Kühlmodul 100, welches wie oben beschrieben eingerichtet ist, für ein Fahrzeug gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung übernommen wird, sind die Kondensatoren 130 und 140, welche ein Kältemittel kondensieren, eingerichtet, um in den luftgekühlten Typ und den wassergekühlten Typ unterteilt zu sein, sodass der wassergekühlte Kondensator 130 im Sub-Radiator 120 eingebettet ist, und die Kühlwasserströmung des Sub-Radiators 120, welcher den wassergekühlten Kondensator 130 einbettet, ist in einem Kehrtwendungsströmungstyp angewendet, wodurch die Wärmeabstrahlmenge mit Bezug auf den erhöhten Strömungswiderstand des Kältemittels erhöht wird, um die Gesamtkühlleistung zu verbessern, und das durch den wassergekühlten Kondensator 130 hindurch passierende Kältemittel wird wieder in den luftgekühlten Kondensator 140 eingeführt, um den Kondensationsdruck des Kältemittels zu reduzieren und die Kondensationsleistung des Kältemittels zu verbessern, wodurch die Kühlleistung verbessert ist.
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Weiter ist der wassergekühlte Kondensator 130 im Sub-Radiator 120 angebracht, um die Anordnung des Kältemittelrohrs 131 zu vereinfachen und die (Bau)einheit zu vereinfachen, wodurch der (benötigte) Montageraum minimiert ist und die Raumverfügbarkeit des Fahrzeugmotorraums verbessert ist.
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Außerdem kann die Kühlleistung ohne Erhöhen der Kapazität der Radiatoren 110 und 120 und des Kühlgebläse 111 verbessert werden, um Herstellungskosten zu sparen, und die Anordnung der Leitung kann vereinfacht werden, um den Strömungswiderstand der Arbeitsfluide zu reduzieren und die (hindurch passierende) Durchströmungsmenge zu erhöhen.
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Darüber hinaus werden der wassergekühlte Kondensator 130 und der luftgekühlte Kondensator 140 gleichzeitig verwendet, um den Kondensationsdruck des Kältemittels zu reduzieren und um die Kondensationsleistung zu verbessern, wodurch vom Kompressor benötigtes (bzw. eine benötigte Menge) Öl reduziert wird und die Gesamtkraftstoffeffizienz des Fahrzeugs verbessert wird.
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Zur Erleichterung der Erklärung und genauen Definition in den beigefügten Ansprüchen werden die Begriffe „ober…“ oder „unter…“, „vorder…“ oder „hinter…“, „innen“ oder „außen“ und etc. dazu verwendet, um Merkmale der beispielhaften Ausführungsformen mit Bezug auf deren jeweiligen Positionen, wie sie den Zeichnungen gezeigt sind, zu beschreiben.
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Die vorhergehenden Beschreibungen von bestimmten beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dienten dem Zweck der Darstellung und Beschreibung. Sie sind nicht dazu gedacht, erschöpfend zu sein oder die Erfindung auf genau die offenbarten Formen zu beschränken, und offensichtlich sind viele Änderungen und Abwandlungen vor dem Hintergrund der obigen Lehre möglich. Die beispielhaften Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Grundsätze der Erfindung und ihre praktische Anwendbarkeit zu beschreiben, um es dadurch dem Fachmann zu erlauben, verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, sowie verschiedene Alternativen und Abwandlungen davon, herzustellen und anzuwenden. Es ist beabsichtigt, dass der Umfang der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente definiert wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- KR 10-2013-0154967 [0001]
