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Die Erfindung betrifft ein Zentralisierte-Energie(CE)-Modul für ein Fahrzeug, und insbesondere ein Zentralisierte-Energie-Modul für ein Fahrzeug, welches einen Innenraum des Fahrzeuges mittels Hochtemperatur-Kühlwasser und Niedrigtemperatur-Kühlwasser kühlt oder erwärmt, indem Wärmeenergie mit phasengeändertem Kältemittel und Kühlwasser, dessen Phasen geändert werden, während es in einem inneren Abschnitt des CE-Moduls zirkuliert, wahlweise ausgetauscht wird.
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Im Allgemeinen weist eine Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug ein Klimatisierungssystem auf, das derart konfiguriert ist, dass es ein Kältemittel zirkuliert, um einen Innenraum des Kraftfahrzeuges zu erwärmen oder zu kühlen.
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Ein solches Klimatisierungssystem, welches eine komfortable innere Umgebung durch Halten einer Temperatur des Innenraumes des Kraftfahrzeuges in einem angemessenen Bereich unabhängig von einer Änderung der Außentemperatur beibehält, ist derart konfiguriert, dass es den Innenraum des Kraftfahrzeuges durch Austausch von Wärmeenergie mittels eines Verdampfers erwärmt oder kühlt, während das Kältemittel, das durch Antreiben eines Kompressors abgeführt wird, durch einen Kondensator, einen Sammlertrockner, ein Expansionsventil und den Verdampfer hindurchtritt und dann wieder zu dem Kompressor zirkuliert.
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Das heißt, in der Klimaanlage kondensiert gasförmiges Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittel, das von dem Kompressor komprimiert wird, durch den Kondensator und verdampft danach über den Sammlertrockner und das Expansionsventil in dem Verdampfer, um eine Temperatur und eine Luftfeuchtigkeit des Innenraumes in einem Sommerkühlmodus zu verringern.
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In den letzten Jahren gab es, da das Interesse an Energieeffizienz und Umweltverschmutzungsproblemen zugenommen hat, einen Bedarf an der Entwicklung von umweltfreundlichen Fahrzeugen, die derart konfiguriert sind, dass sie Verbrennungsmotorfahrzeuge im Wesentlichen ersetzen. Die umweltfreundlichen Fahrzeuge sind üblicherweise Brennstoffzellen- oder Elektrofahrzeuge, die durch Elektrizität angetrieben werden, oder Hybridfahrzeuge, die durch einen Verbrennungsmotor und eine Batterie angetrieben werden.
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Unter den umweltfreundlichen Fahrzeugen verwenden die Elektrofahrzeuge und die Hybridfahrzeuge keine separate Heizung im Gegensatz zu einer Klimaanlage eines allgemeinen Fahrzeuges, und die Klimaanlage, die bei den umweltfreundlichen Fahrzeugen verwendet wird, wird im Allgemeinen als ein Wärmepumpensystem bezeichnet.
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Andererseits wird im Falle des Elektrofahrzeuges chemische Reaktionsenergie von Sauerstoff und Wasserstoff in elektrische Energie umgewandelt, um eine Antriebskraft zu erzeugen. Bei dem vorliegenden Prozess ist, da Wärmeenergie durch die chemische Reaktion in der Brennstoffzelle erzeugt wird, ein wirksames Entfernen der erzeugten Wärme wesentlich für die Sicherstellung einer optimalen Leistung der Brennstoffzelle.
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Außerdem wird selbst bei dem Hybridfahrzeug ein Motor mittels Elektrizität, die von der Brennstoffzelle oder einer elektrischen Batterie zugeführt wird, zusammen mit einem Verbrennungsmotor angetrieben, der durch allgemeine Kraftstoffverbrennung arbeitet, um die Antriebskraft zu erzeugen, und infolgedessen kann die Leistung des Motors nur durch wirksames Entfernen der Wärme, die von der Brennstoffzelle oder der Batterie und dem Motor erzeugt wird, sichergestellt werden.
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Infolgedessen muss bei dem herkömmlichen Hybridfahrzeug oder Elektrofahrzeug ein Batteriekühlsystem mit einem Dichtungskreislauf zusammen mit einer Kühlervorrichtung und dem Wärmepumpensystem separat gebildet werden, um eine übermäßige Wärmeerzeugung in dem Motor, den elektrischen Bauteilen und der Batterie einschließlich der Brennstoffzelle zu verhindern.
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Dementsprechend erhöhen sich die Größe und das Gewicht eines Kühlmoduls, das in einem vorderen Abschnitt des Fahrzeuges angeordnet ist, und die Anordnung von Verbindungsrohren, die das Kältemittel und das Kühlwasser zu dem Wärmepumpensystem, dem Kühler und dem Batteriekühlsystem führen, ist in einem Motorraum kompliziert.
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Darüber hinaus ist das Batteriekühlsystem, das die Batterie entsprechend einem Zustand des Fahrzeuges anwärmt oder kühlt, um die Batterie mit optimaler Leistung auszustatten, separat vorgesehen, und infolgedessen werden mehrere Ventile zur Verbindung mit den jeweiligen Verbindungsrohren verwendet, und Geräusche und Vibrationen infolge eines häufigen Öffnungs- und Schließbetriebs der Ventile werden an den Innenraum des Fahrzeuges übertragen, wodurch der Fahrkomfort verschlechtert wird.
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Die
EP 0 660 055 A2 beschreibt ein Zentralisierte-Energie(CE)-Modul für ein Fahrzeug, aufweisend einen Kompressor, der Kältemittel komprimiert, einen Kondensator, der an einer von dem Kompressor entfernten Stelle montiert ist und derart konfiguriert ist, dass er Wärme zwischen dem komprimierten Kältemittel, das von dem Kompressor zugeführt wird, und Kühlwasser austauscht, welches in den Kondensator strömt, um das Kältemittel zu kondensieren, und einen Verdampfer, der an einer von dem Kondensator entfernten Stelle montiert ist und das Kältemittel, das von einem Expansionsventil zugeführt wird, welches als eine Einheit montiert ist, durch Wärmeübertragung mit dem Kühlwasser, welches in den Verdampfer strömt, verdampft und das verdampfte Kältemittel zu dem Kompressor führt.
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Mit der Erfindung wird ein Zentralisierte-Energie(CE)-Modul für ein Fahrzeug geschaffen, welches Wärmeenergie, die aus Kältemittel erzeugt wird, wenn das Kältemittel kondensiert und verdampft, wahlweise überträgt und eine Temperatur eines Innenraumes eines Fahrzeuges mittels jedem von einem Niedrigtemperatur- oder einem Hochtemperatur-Kühlwasser steuert, welches eine Wärmeübertragung durchlaufen hat.
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Dies wird gemäß der Erfindung durch ein Zentralisierte-Energie(CE)-Modul für ein Fahrzeug nach den Merkmalen aus dem Anspruch 1 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Nach verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung ist ein Zentralisierte-Energie(CE)-Modul für ein Fahrzeug vorgesehen, aufweisend eine Basisplatte, einen Kompressor, der an der Basisplatte montiert ist und ein Kältemittel komprimiert, einen Kondensator, der an der Basisplatte an einer von dem Kompressor entfernten Stelle montiert ist und Wärmeenergie zwischen dem komprimierten Kältemittel, das von dem Kompressor zugeführt wird, und Kühlwasser austauscht, welches in den Kondensator strömt, um das Kältemittel zu kondensieren, und einen Verdampfer, der an der Basisplatte an einer von dem Kondensator entfernten Stelle montiert ist und das Kältemittel, das von einem Expansionsventil zugeführt wird, welches als eine Einheit montiert ist, durch Wärmeübertragung mit dem Kühlwasser, welches in den Verdampfer strömt, verdampft und das verdampfte Kältemittel zu dem Kompressor führt.
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In dem Verdampfer ist eine Unterkühlungs-Wärmetauschvorrichtung einstückig vorgesehen, welche das von dem Kondensator zugeführte Kältemittel durch gegenseitige Wärmeübertragung mit gasförmigem Niedrigtemperatur-Niedrigdruck-Kältemittel, das durch den Verdampfer hindurchtritt, herunterkühlt und das heruntergekühlte Kältemittel zu dem Expansionsventil führt.
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Der Kondensator kann eine Kondensationsvorrichtung aufweisen, die mehrere erste und zweite Pfade, die jeweils abwechselnd zueinander darin angeordnet sind, durch Stapeln mehrerer Platten aufweist und Wärme zwischen dem Kältemittel, das durch die ersten Pfade hindurchtritt, und dem Kühlwasser, das durch die zweiten Pfade hindurchtritt, austauscht.
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Der Kondensator kann mit einer Sammlertrocknervorrichtung verbunden sein, die zur Gas-Flüssigkeit-Trennung des Kältemittels, das kondensiert, während es durch einen inneren Abschnitt des Kondensators hindurchtritt, vorgesehen ist und Feuchtigkeit des Kältemittels entfernt.
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Der Kompressor kann über ein erstes Verbindungsrohr mit dem Kondensator verbunden sein, der Kondensator kann über ein zweites und ein drittes Verbindungsrohr mit der Sammlertrocknervorrichtung verbunden sein, der Kondensator kann über ein viertes Verbindungsrohr mit der Unterkühlungs-Wärmetauschvorrichtung verbunden sein, und das Expansionsventil kann über ein fünftes Verbindungsrohr mit der Unterkühlungs-Wärmetauschvorrichtung verbunden sein und über ein sechstes Verbindungsrohr mit dem Kompressor verbunden sein.
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Der Verdampfer weist eine Verdampfungsvorrichtung auf, die mehrere dritte und vierte Pfade, die abwechselnd zueinander darin angeordnet sind, durch Stapeln mehrerer Platten aufweist und Wärme zwischen dem Kältemittel, das durch die dritten Pfade hindurchtritt, und dem Kühlwasser, das durch die vierten Pfade hindurchtritt, austauscht.
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Die Unterkühlungs-Wärmetauschvorrichtung ist einstückig in der Verdampfungsvorrichtung ausgebildet und weist mehrere fünfte und sechste Pfade, die jeweils abwechselnd zueinander darin angeordnet sind, durch Stapeln mehrerer Platten auf.
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Die Unterkühlungs-Wärmetauschvorrichtung kann gasförmiges Niedrigtemperatur-Niedrigdruck-Kältemittel, das von der Verdampfungsvorrichtung zugeführt wird, zu den sechsten Pfaden strömen und das kondensierte Kältemittel, das von dem Kondensator zugeführt wird, zu den fünften Pfaden strömen.
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Der Kondensator kann ferner eine Nebenkondensationsvorrichtung aufweisen, die mehrere siebte und achte Pfade, die abwechselnd zueinander darin angeordnet sind, durch einstückiges Stapeln mehrerer Platten aufweist und Wärme zwischen dem Kältemittel, das durch die siebten Pfade hindurchtritt, und dem Kühlwasser, das durch die achten Pfade hindurchtritt, austauscht.
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Das Kühlwasser, welches in den Kondensator strömt, kann zuerst durch die Nebenkondensationsvorrichtung hindurchtreten und danach in die Kondensationsvorrichtung strömen.
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Das Kältemittel, das von dem Kondensator abgeführt wird, kann durch die Unterkühlungs-Wärmetauschvorrichtung hindurchtreten und danach über das Expansionsventil in den Verdampfer strömen.
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Der Verdampfer und der Kondensator können über Kühlwasserrohre miteinander verbunden sein, wobei das Kühlwasser in den Verdampfer und den Kondensator strömt und von diesen abgeführt wird, und die jeweiligen Kühlwasserrohre können mit einem Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungs(HVAC)-Modul verbunden sein.
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Hochtemperatur-Kühlwasser, welches Wärme überträgt, während es durch den Kondensator hindurchtritt, kann zu dem HVAC-Modul geführt werden, um einen Innenraum des Fahrzeuges zu erwärmen, wenn ein Heizungsmodus des Fahrzeuges betrieben wird.
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Niedrigtemperatur-Kühlwasser, welches Wärme überträgt, während es durch den Verdampfer hindurchtritt, kann zu dem HVAC-Modul geführt werden, um den Innenraum des Fahrzeuges zu kühlen, wenn ein Kühlungsmodus des Fahrzeuges betrieben wird.
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Der Kondensator und der Verdampfer können als ein wassergekühlter Wärmetauscher ausgebildet sein, in welchem das Kühlwasser zirkuliert.
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Das Kältemittel kann R152-a- oder R744-Kältemittel sein.
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An der Basisplatte kann ein Abdeckgehäuse montiert sein, wobei der Kompressor, der Kondensator und der Verdampfer in dem Abdeckgehäuse angeordnet sind.
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Ein Dämpfer kann zwischen der Basisplatte und dem Kompressor montiert sein.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung überträgt ein CE-Modul für ein Fahrzeug wahlweise Wärmeenergie, die von einem Kältemittel erzeugt wird, wenn das Kältemittel kondensiert und verdampft, und steuert eine Temperatur eines Innenraumes eines Fahrzeuges durch jedes von einem Niedrigtemperatur- oder dem Hochtemperatur-Kühlwasser, welches einer Wärmeübertragung ausgesetzt ist, wodurch ein gesamtes System und eine Anordnung eines Verbindungsrohres, in welchem das Kältemittel zirkuliert, vereinfacht wird.
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Darüber hinaus kann das CE-Modul 100 für ein Fahrzeug die Betriebseffizienz durch Hochleistungskältemittel R152-a oder R744 erhöhen und Geräusche, Vibrationen und Funktionsinstabilitäten im Vergleich zu einer herkömmlichen Klimatisierungsvorrichtung verhindern.
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Ferner können die Herstellungskosten reduziert werden, das Gewicht kann durch Modularisierung einer Vorrichtung reduziert werden, und die Raumausnutzung kann verbessert werden.
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Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
- 1 ein Schema eines CE-Moduls für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
- 2 eine perspektivische Ansicht des CE-Moduls für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
- 3 eine Draufsicht des CE-Moduls für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
- 4 eine Seitenansicht des CE-Moduls für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
- 5 eine Seitenansicht eines Kondensators, der bei dem CE-Modul für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung verwendet wird;
- 6 ein Betriebszustandsdiagramm, das den Fluss von Kältemittel in dem Kondensator als einen Schnitt entlang der Linie A-A von 5 darstellt;
- 7 ein Betriebszustandsdiagramm, das den Fluss von Kühlwasser als einen Schnitt entlang der Linie B-B von 5 darstellt;
- 8 eine Seitenansicht eines Verdampfers, der bei dem CE-Modul für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung verwendet wird;
- 9 ein Betriebszustandsdiagramm, das den Fluss des Kältemittels in einer Unterkühlungs-Wärmetauschvorrichtung als einen Schnitt entlang der Linie C-C von 8 darstellt;
- 10 ein Betriebszustandsdiagramm, das den Fluss des Kältemittels in dem Verdampfer als einen Schnitt entlang der Linie D-D von 8 darstellt; und
- 11 ein Betriebszustandsdiagramm, das den Fluss des Kühlwassers in dem Verdampfer als einen Schnitt entlang der Linie E-E von 8 darstellt.
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Es versteht sich, dass die angehängten Zeichnungen nicht unbedingt maßstabsgetreu sind und eine etwas vereinfachte Darstellung verschiedener Eigenschaften darstellen, welche die grundlegenden Prinzipien der Erfindung aufzeigen. Die speziellen Gestaltungsmerkmale der vorliegenden Erfindung, die zum Beispiel spezielle Abmessungen, Ausrichtungen, Positionen und Formen umfassen, wie sie hierin offenbart sind, werden teilweise durch die jeweils beabsichtigte Anwendung und Nutzungsumgebung bestimmt.
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In den Figuren beziehen sich die Bezugszeichen auf dieselben oder äquivalente Teile der vorliegenden Erfindung durch die einzelnen Figuren der Zeichnung hinweg.
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Nachfolgend wird nun auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlich Bezug genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und nachstehend beschrieben sind. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen beschrieben ist, versteht es sich, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu bestimmt ist, die Erfindung auf diese beispielhaften Ausführungsformen zu beschränken. Im Gegenteil ist die Erfindung dazu bestimmt, nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen, sondern auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Äquivalente und andere Ausführungsformen abzudecken, welche im Sinn und Bereich der Erfindung, wie durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, enthalten sein können.
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Außerdem sind durch die Beschreibung hinweg, wenn nicht ausdrücklich das Gegenteil beschrieben ist, der Begriff „aufweist“ und Variationen, wie „aufweisen“ oder „aufweisend“, so zu verstehen, dass sie den Einschluss der genannten Elemente, jedoch nicht den Ausschluss irgendwelcher anderen Elemente implizieren.
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Außerdem bedeuten die Begriffe „Einheit“, „Mittel“, „Teil“ und „Element“, welche in der Beschreibung beschrieben sind, eine Vorrichtung einer umfassenden Konfiguration, die wenigstens eine Funktion oder einen Vorgang durchführt.
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1 ist ein Schema eines Zentralisierte-Energie(CE)-Moduls 100 für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
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Das CE-Modul 100 für ein Fahrzeug gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird bei einem Wärmepumpensystem verwendet. Das CE-Modul 100 überträgt wahlweise Wärmeenergie, die in einem Kältemittel erzeugt wird, wenn das Kältemittel kondensiert und verdampft, mit Kühlwasser, um das Kühlen oder Erwärmen des Fahrzeuges mittels nur eines Niedrigtemperatur- oder eines Hochtemperatur-Kühlwassers durchzuführen.
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Hierin kann das Wärmepumpensystem bei einem Elektrofahrzeug verwendet werden. Das Wärmepumpensystem kann das CE-Modul 100 gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung zusammen mit einer Kühlvorrichtung, einem Batteriemodul und einem Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungs(HVAC)-Modul 10 aufweisen.
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Die Kühlvorrichtung zirkuliert das Kühlwasser, das von einem Kühler R durch Betreiben einer Wasserpumpe gekühlt wird, um elektrische Bauteile zu kühlen.
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Das Batteriemodul kann mit der Kühlvorrichtung verbunden sein, das Kühlwasser kann in dem Batteriemodul durch Betreiben der Wasserpumpe zirkulieren, und das Batteriemodul kann den elektrischen Bauteilen Strom zuführen.
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Mit Bezug auf 1 weist in der beispielhaften Ausführungsform das Heizung-, Lüftungs- und Klimatisierungs(HVAC)-Modul 10 eine Innenheizung 11, einen Kühler 13 und eine Öffnungs/Schließklappe 15 auf.
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Die Innenheizung 11 und der Kühler 13 sind über ein Kühlwasserrohr 17 mit dem CE-Modul 100 verbunden. Außerdem ist die Öffnungs/Schließklappe 15 zwischen der Innenheizung 11 und dem Kühler 13 angeordnet. Die Öffnungs/Schließklappe 15 steuert die durch den Kühler 13 hindurchtretende Außenluft derart, dass sie entsprechend einem Kühlungs-, Heizungs- und Heizungs/Entfeuchtungs-Modus wahlweise in die Innenheizung 11 strömt.
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Das heißt, in dem Heizungsmodus des Fahrzeuges wird die Öffnungs/Schließklappe 15 geöffnet, so dass die durch den Kühler 13 hindurchtretende Außenluft in die Innenheizung 11 strömt. Andererseits wird die Innenheizungsseite der Öffnungs/Schließklappe 15 geschlossen, so dass die Außenluft, die gekühlt wird, während sie durch den Kühler 13 hindurchtritt, sofort in das Fahrzeug strömt.
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Außerdem überträgt das Zentralisierte-Energie(CE)-Modul 100 gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wahlweise Wärmeenergie, die erzeugt wird, wenn das Kältemittel, das in dem CE-Modul 100 zirkuliert, kondensiert und verdampft, mit dem Kühlwasser und führt jedes von dem Niedrigtemperatur- oder dem Hochtemperatur-Kühlwasser, welches mit der Wärmeenergie übertragen wird, zu dem HVAC-Modul 10.
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Hierin kann das Kältemittel Hochleistungskältemittel R152-a oder R744 sein.
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Wenn der Heizungsmodus des Fahrzeuges betrieben wird, wird das Hochtemperatur-Kühlwasser von dem CE-Modul 100 zu der Innenheizung 11 geführt. Andererseits wird, wenn der Kühlungsmodus des Fahrzeuges betrieben wird, das Niedrigtemperatur-Kühlwasser wahlweise von dem CE-Modul 100 zu dem Kühler 13 geführt.
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In der beispielhaften Ausführungsform weist das CE-Modul 100 eine Basisplatte 101, einen Kompressor 110, einen Kondensator 120, einen Verdampfer 130, ein Expansionsventil 140 und ein Abdeckgehäuse 150 auf.
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In der beispielhaften Ausführungsform ist die Basisplatte 101 in einer viereckigen Plattenform ausgebildet.
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Der Kompressor 110 ist an einer Fläche der Basisplatte 101 montiert. Der Kompressor 110 komprimiert gasförmiges Kältemittel, das von dem Verdampfer 130 abgeführt wird.
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Hierin kann der Kompressor 110 über ein erstes Verbindungsrohr 161 mit dem Kondensator 120 verbunden sein.
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Darüber hinaus kann ein Dämpfer 112 zwischen der Basisplatte 101 und dem Kompressor 110 montiert sein.
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Der Dämpfer 112 kann eine Übertragung von Vibrationen und Geräuschen minimieren, die erzeugt werden, wenn der Kompressor 110 auf der Basisplatte 101 betrieben wird. Der Dämpfer 112 kann ein Gummimaterial als ein Ausgangsmaterial aufweisen.
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Der Kondensator 120 ist an der Basisplatte 101 an einer von dem Kompressor 110 entfernten Stelle montiert. Der Kondensator 120 tauscht Wärme zwischen dem komprimierten Kältemittel, das von dem Kompressor 110 zugeführt wird, und dem Kühlwasser aus, welches in den Kondensator 120 strömt, um das Kältemittel zu kondensieren.
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Hierin kann der Kondensator 120 über die Kühlwasserrohre 17 mit dem HVAC-Modul 10 verbunden sein, wobei das Kühlwasser in den Kondensator 120 strömt und aus diesem abgeführt wird.
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Mit Bezug auf die 5 bis 7 weist in der beispielhaften Ausführungsform der Kondensator 120 eine Kondensationsvorrichtung 121 auf.
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In der Kondensationsvorrichtung 121 sind mehrere Platten P derart konfiguriert, dass sie gestapelt sind, um mehrere erste und zweite Pfade 122 und 123 zu bilden, die jeweils abwechselnd zueinander angeordnet sind. Die Kondensationsvorrichtung 121 tauscht Wärme zwischen dem Kältemittel, das durch die ersten Pfade 122 hindurchtritt, und dem Kühlwasser aus, das durch die zweiten Pfade 123 hindurchtritt.
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Hierin sind eine erste Kühlwassereintrittsöffnung 121a und eine erste Kühlwasseraustrittsöffnung 121b in einer Fläche bzw. der anderen Fläche der Kondensationsvorrichtung 121 basierend auf einer Längsrichtung der Kondensationsvorrichtung 121 ausgebildet.
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Die erste Kühlwassereintrittsöffnung 121a ist über das Kühlwasserrohr 17 mit dem Kühler R verbunden. Außerdem ist die erste Kühlwasseraustrittsöffnung 121b über das Kühlwasserrohr 17 mit dem HVAC-Modul 10 verbunden.
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Die erste Kühlwassereintrittsöffnung 121a ist über jeden der zweiten Pfade 123 in der Kondensationsvorrichtung 121 mit der ersten Kühlwasseraustrittsöffnung 121b verbunden. Infolgedessen zirkuliert das Kühlwasser durch die erste Kühlwassereintrittsöffnung 121a und die erste Kühlwasseraustrittsöffnung 121b hindurch.
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Hierin kann der Kondensator 120 mit einer Sammlertrocknervorrichtung 125 verbunden sein, welche separat in dem Abdeckgehäuse 150 für die Gas-Flüssigkeit-Trennung des Kältemittels vorgesehen ist, das kondensiert, während es durch einen inneren Abschnitt des Kondensators 120 hindurchtritt, wobei die Feuchtigkeit des Kältemittels entfernt wird.
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Die Sammlertrocknervorrichtung 125 ist in einer zylindrischen Form ausgebildet und kann ein Trocknungsmittel darin aufweisen. Ferner kann die Sammlertrocknervorrichtung 125 derart angeordnet sein, dass sie basierend auf der Längsrichtung davon aufrechtsteht.
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Indessen kann der Kondensator 120 ferner eine Nebenkondensationsvorrichtung 127 aufweisen.
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Die Nebenkondensationsvorrichtung 127 ist einstückig mit der Kondensationsvorrichtung 121 ausgebildet. In der Nebenkondensationsvorrichtung 127 sind mehrere Platten P derart konfiguriert, dass sie einstückig gestapelt sind, um mehrere siebte und achte Pfade 141 und 142 zu bilden, die abwechselnd zueinander angeordnet sind.
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Infolgedessen tauscht die Nebenkondensationsvorrichtung 127 Wärme zwischen dem Kältemittel, das von der Sammlertrocknervorrichtung 125 zugeführt wird, während es durch die siebten Pfade 141 hindurchtritt, und dem Kühlwasser aus, das durch die achten Pfade 142 hindurchtritt.
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Das heißt, wenn das Kältemittel, welches durch den Kondensator 120 gekühlt wird und primär kondensiert, über die Sammlertrocknervorrichtung 125 in die Nebenkondensationsvorrichtung 127 strömt, kann die Nebenkondensationsvorrichtung 127 das Kältemittel durch gegenseitige Wärmeübertragung mit dem Kühlwasser kühlen und sekundär kondensieren.
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Hierin tritt das von dem Kühler R zugeführte Niedrigtemperatur-Kühlwasser zuerst durch die zweiten Pfade 142 der Nebenkondensationsvorrichtung 127 hindurch.
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Infolgedessen werden, nachdem das durch den Kondensator 120 hindurchtretende Kältemittel primär kondensiert, während es durch die Kondensationsvorrichtung 121 hindurchtritt, gasförmiges Kältemittel, Feuchtigkeit und Fremdstoffe aus dem Kältemittel entfernt, während das Kältemittel durch die Sammlertrocknervorrichtung 125 hindurchtritt.
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Als solches strömt das Kältemittel in die Nebenkondensationsvorrichtung 127 und wird zusätzlich zusammen mit dem Niedrigtemperatur-Kühlwasser gekühlt, welches früher in die Nebenkondensationsvorrichtung 127 strömt, um die Kühlungseffizienz zu verbessern, wodurch die Kondensationsrate erhöht wird.
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Hierin bezieht sich eine beispielhafte Ausführungsform darauf, dass die Nebenkondensationsvorrichtung 127 einstückig in dem Kondensator 120 vorgesehen ist, jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann die Nebenkondensationsvorrichtung 127 nach Bedarf nicht einstückig in dem Kondensator 120 vorgesehen sein.
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Indessen ist der Kondensator 120 über ein zweites und ein drittes Verbindungsrohr 162 und 163 mit der Sammlertrocknervorrichtung 125 verbunden.
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Hierin ist eine erste Kältemittelaustrittsöffnung 120a, in der das zweite Verbindungsrohr 162 montiert ist, in dem Kondensator 120 mit der ersten Kühlwassereintrittsöffnung 121a ausgebildet, um das Kältemittel an die Sammlertrocknervorrichtung 125 abzuführen.
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Darüber hinaus ist eine erste Kältemitteleintrittsöffnung 120b, die derart konfiguriert ist, dass sie ermöglicht, dass das von der Sammlertrocknervorrichtung 125 abgeführte Kältemittel in die Nebenkondensationsvorrichtung 127 strömt, in dem Kondensator 120 an einer von der ersten Kältemittelaustrittsöffnung 120a entfernten Stelle ausgebildet.
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Außerdem kann eine zweite Kältemittelaustrittsöffnung 120c in dem Kondensator 120 ausgebildet sein, wobei ein viertes Verbindungsrohr 164 zum Verbinden mit dem Verdampfer 130 an einer von der ersten Kältemitteleintrittsöffnung 120b entfernten Stelle montiert ist.
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Der als solches konfigurierte Kondensator 120 tauscht Wärme zwischen dem einströmenden Kältemittel und dem Kühlwasser aus, um das Kältemittel zu kondensieren, und führt die Wärmeenergie, die erzeugt wird, wenn das Kältemittel kondensiert, zu dem Kühlwasser, wodurch die Temperatur des Kühlwassers erhöht wird.
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Dementsprechend wird das Hochtemperatur-Kühlwasser, welches die Wärmeübertragung durchläuft, während es durch den Kondensator 120 hindurchtritt, zu der Innenheizung 11 des HVAC-Moduls 10 geführt, um den Innenraum des Fahrzeuges zu erwärmen, wenn der Heizungsmodus des Fahrzeuges betrieben wird.
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Der als solches konfigurierte Kondensator 120 kann als ein wassergekühlter Wärmetauscher ausgebildet sein, in welchem das Kühlwasser zirkuliert.
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Infolgedessen kondensiert das von dem Kompressor 110 zugeführte Kältemittel durch Wärmeübertragung mit dem Kühlwasser, während es durch die Kondensationsvorrichtung 121 hindurchtritt.
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Als solches werden gasförmiges Kältemittel, Feuchtigkeit und Fremdstoffe aus dem Kältemittel entfernt, während das Kältemittel über das zweite und das dritte Verbindungsrohr 162 und 163 durch die Sammlertrocknervorrichtung 125 hindurchtritt.
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Als solches kann das durch die Sammlertrocknervorrichtung 125 hindurchtretende Kältemittel zusätzlich kondensieren, während es durch die Nebenkondensationsvorrichtung 127 hindurchtritt.
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Indessen kann das CE-Modul 100 ferner einen Akkumulator anstelle der Sammlertrocknervorrichtung 125 aufweisen.
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Das heißt, wenn die Sammlertrocknervorrichtung 125 nicht in dem Kondensator 120 vorgesehen ist, kann der Akkumulator anstelle der Sammlertrocknervorrichtung 125 vorgesehen sein.
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In der beispielhaften Ausführungsform ist der Verdampfer 130 an der Basisplatte 101 an einer von dem Kondensator 120 entfernten Stelle montiert. Der Verdampfer 130 verdampft das Kältemittel, das von dem einstückig ausgebildeten Expansionsventil 140 zugeführt wird, durch Wärmeübertragung mit dem einströmenden Kühlwasser und führt das verdampfte Kältemittel zu dem Kompressor 110.
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Eine Unterkühlungs-Wärmetauschvorrichtung 135 kann in dem Verdampfer 130 einstückig vorgesehen sein und ist derart konfiguriert, dass sie das von dem Kondensator 120 zugeführte Kältemittel durch gegenseitige Wärmeübertragung mit gasförmigem Niedrigtemperatur-Niedrigdruck-Kältemittel, das durch den Verdampfer 130 hindurchtritt, herunterkühlt und das heruntergekühlte Kältemittel zu dem Expansionsventil 140 führt.
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Hier kann der Kondensator 120 über das vierte Verbindungsrohr 164, das in der zweiten Kältemittelaustrittsöffnung 120c montiert ist, mit der Unterkühlungs-Wärmetauschvorrichtung 135 verbunden sein.
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Das heißt, der Verdampfer 130 kann eine Verdampfungsvorrichtung 131 und die Unterkühlungs-Wärmetauschvorrichtung 135 aufweisen, wie in den 2, 3, 8, 9, 10 und 11 gezeigt ist.
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Zuerst sind in der Verdampfungsvorrichtung 131 mehrere Platten P derart konfiguriert, dass sie gestapelt sind, um mehrere dritte und vierte Pfade 132 und 133 zu bilden, die jeweils abwechselnd zueinander angeordnet sind. Die Verdampfungsvorrichtung 131 tauscht Wärme zwischen dem Kältemittel, das durch die dritten Pfade 132 hindurchtritt, und dem Kühlwasser aus, das durch die vierten Pfade 133 hindurchtritt.
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Außerdem ist die Unterkühlungs-Wärmetauschvorrichtung 135 einstückig an der Verdampfungsvorrichtung 131 ausgebildet. In der Unterkühlungs-Wärmetauschvorrichtung 135 sind mehrere Platten P derart konfiguriert, dass sie gestapelt sind, um mehrere fünfte und sechste Pfade 136 und 137 zu bilden, die jeweils abwechselnd zueinander angeordnet sind.
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Die Unterkühlungs-Wärmetauschvorrichtung 135 kann das gasförmige Niedrigtemperatur-Niedrigdruck-Kältemittel, das von der Verdampfungsvorrichtung 131 zugeführt wird, zu den sechsten Pfaden 137 strömen und das kondensierte Kältemittel, das von dem Kondensator 120 zugeführt wird, zu den fünften Pfaden 136 strömen.
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Das heißt, das von dem Kondensator 120 abgeführte Kältemittel tritt durch die Unterkühlungs-Wärmetauschvorrichtung 135 hindurch und strömt danach in das Expansionsventil 140. Als solches kann das Kältemittel in die Verdampfungsvorrichtung 131 strömen, während es in dem Expansionsventil 140 expandiert.
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Infolgedessen strömt das durch den Kondensator 120 hindurchtretende Kältemittel in die Unterkühlungs-Wärmetauschvorrichtung 135, und im vorliegenden Falle wird das Kältemittel durch die Wärmeübertragung mit dem gasförmigen Niedrigtemperatur-Niedrigdruck-Kältemittel, welches von der Verdampfungsvorrichtung 131 strömt, heruntergekühlt, um die Kühlungseffizienz zu verbessern, wodurch die Kondensationsrate des Kältemittels erhöht wird.
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Indessen sind in dem Verdampfer 130 eine zweite Kühlwassereintrittsöffnung 131a und eine zweite Kühlwasseraustrittsöffnung 131b an beiden zueinander entgegengesetzten Randabschnitten an einer ersten Fläche, an welcher das Expansionsventil 140 montiert ist, ausgebildet.
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Die zweite Kühlwassereintrittsöffnung 131a und die zweite Kühlwasseraustrittsöffnung 131b können mit der Verdampfungsvorrichtung 131 verbunden sein, indem sie die Unterkühlungs-Wärmetauschvorrichtung 135 durchdringen.
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Das heißt, die zweite Kühlwassereintrittsöffnung 131a und die zweite Kühlwasseraustrittsöffnung 131b können in jedem Eckabschnitt in einer Diagonalrichtung in einer Fläche der Verdampfungsvorrichtung 131 ausgebildet sein, und die Kühlwasserrohre 17 können in der zweiten Kühlwassereintrittsöffnung 131a und der zweiten Kühlwasseraustrittsöffnung 131b montiert sein.
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Die zweite Kühlwassereintrittsöffnung 131a ist über jeden von den vierten Pfaden 133 in der Verdampfungsvorrichtung 131 mit der zweiten Kühlwasseraustrittsöffnung 131b verbunden. Infolgedessen zirkuliert das Kühlwasser durch die zweite Kühlwassereintrittsöffnung 131a und die zweite Kühlwasseraustrittsöffnung 131b hindurch.
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Darüber hinaus können eine zweite Kältemitteleintrittsöffnung 130a, die derart konfiguriert ist, dass das von dem Kondensator 120 zugeführte Kältemittel in die Unterkühlungs-Wärmetauschvorrichtung 135 strömen kann, und eine dritte Kältemittelaustrittsöffnung 130b, die derart konfiguriert ist, dass das durch die fünften Pfade 136 hindurchtretende Kältemittel abgeführt werden kann, in dem Verdampfer 130 ausgebildet sein.
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Das vierte Verbindungsrohr 164 kann in der zweiten Kältemitteleintrittsöffnung 130a montiert sein, und ein fünftes Verbindungsrohr 165, das mit dem Expansionsventil 140 verbunden ist, kann in der dritten Kältemittelaustrittsöffnung 130b montiert sein.
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Der als solcher konfigurierte Verdampfer 130 tauscht Wärme zwischen dem Kältemittel, welches von der Unterkühlungs-Wärmetauschvorrichtung 135 strömt, und dem Kühlwasser aus, um das Kältemittel zu verdampfen, und führt die Niedrigtemperatur-Wärmeenergie zu, die erzeugt wird, wenn das Kältemittel verdampft, um das Kühlwasser zu kühlen.
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Dementsprechend wird das Niedrigtemperatur-Kühlwasser, welches die Wärmeübertragung durchläuft, während es durch den Verdampfer 130 hindurchtritt, zu dem Kühler 13 des HVAC-Moduls 10 geführt, um den Innenraum des Fahrzeuges zu kühlen, wenn der Kühlungsmodus des Fahrzeuges betrieben wird.
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Der als solches konfigurierte Verdampfer 130 kann als der wassergekühlte Wärmetauscher ausgebildet sein, in welchem das Kühlwasser zirkuliert.
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In der beispielhaften Ausführungsform kann das Expansionsventil 140 einstückig an dem Verdampfer 130 ausgebildet sein. Das Expansionsventil 140 kann über das fünfte Verbindungsrohr 165 mit der Unterkühlungs-Wärmetauschvorrichtung 135 verbunden sein und über ein sechstes Verbindungsrohr 166 mit dem Kompressor 110 verbunden sein.
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Infolgedessen empfängt und expandiert das Expansionsventil 140 das durch die Unterkühlungs-Wärmetauschvorrichtung 135 hindurchtretende Kältemittel. Hierin ist das Expansionsventil 140 direkt mit der Verdampfungsvorrichtung 131 verbunden und strömt das expandierte Kältemittel in die dritten Pfade 132.
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Das Kältemittel, das verdampft, während es durch die Verdampfungsvorrichtung 131 hindurchtritt, tritt durch das Expansionsventil 140 hindurch und strömt über das sechste Verbindungsrohr 166 in den Kompressor 110.
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In dem obigen Fall kann das Expansionsventil 140 das sechste Verbindungsrohr 166 und die Verdampfungsvorrichtung 131 über einen darin ausgebildeten separaten Pfad miteinander verbinden.
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Das Expansionsventil 140 kann als ein mechanischer Typ oder ein elektronischer Typ konfiguriert sein.
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Außerdem ist das Abdeckgehäuse 150 an der Basisplatte 101 montiert, wobei der Kompressor 110, der Kondensator 120 und der Verdampfer 130 in dem Abdeckgehäuse 150 angeordnet sind.
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Außerdem kann das Abdeckgehäuse 150 verhindern, dass der Kompressor 110, der Kondensator 120, der Verdampfer 130 und das Expansionsventil 140, die an der Basisplatte 101 montiert sind, zu der äußeren Umgebung freigelegt sind.
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Wie oben beschrieben, wird gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung, wenn das CE-Modul 100 für ein Fahrzeug verwendet wird, die Wärmeenergie, die von dem Kältemittel erzeugt wird, wenn das Kältemittel kondensiert und verdampft, wahlweise ausgetauscht, und die Temperatur des Innenraumes des Fahrzeuges wird durch jedes von dem Niedrigtemperatur- oder dem Hochtemperatur-Kühlwasser, welches eine Wärmeübertragung durchläuft, gesteuert, um ein gesamtes System und eine Anordnung des Verbindungsrohres, in welchem das Kältemittel zirkuliert, zu vereinfachen.
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Darüber hinaus kann das CE-Modul 100 für ein Fahrzeug die Betriebseffizienz durch Hochleistungskältemittel R152-a oder R744 erhöhen und Geräusche, Vibrationen und Funktionsinstabilitäten im Vergleich zu einer herkömmlichen Klimaanlage verhindern.
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Ferner können die Herstellungskosten reduziert werden, das Gewicht kann durch Modularisierung einer Vorrichtung reduziert werden, und die Raumausnutzung kann verbessert werden.
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Zur Vereinfachung der Erläuterung und genauen Definition der beigefügten Ansprüche werden die Begriffe „oben“, „unten“, „innen“, „außen“, „vorn“, „hinten“ usw. verwendet, um die Merkmale der beispielhaften Ausführungsformen in Bezug auf die Positionen dieser Merkmale, wie in den Figuren gezeigt, zu beschreiben.