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QUERBEZUG AUF VERWANDTE ANMELDUNG
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Die Anmeldung beansprucht die Priorität der
koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2017-0100983 , eingereicht am 9. August 2017 im Koreanischen Amt für Geistiges Eigentum, wobei deren gesamter Inhalt hierin durch Verweis einbezogen ist.
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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Zentralenergiemodul (CE) für ein Fahrzeug, insbesondere ein Zentralenergiemodul (CE) für ein Fahrzeug, das einen Innenraum des Fahrzeugs unter Verwendung eines Hochtemperaturkühlmittels und eines Niedrigtemperaturkühlmittels kühlt oder heizt, durch selektiven Austausch von Wärmeenergie mit einem phasenveränderbaren Kältemittel und Kühlmittel, deren Phasen sich ändern, während sie in einem Innenabschnitt des CE-Moduls zirkulieren.
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HINTERGRUND
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Gewöhnlich weist eine Klimaanlage für ein Fahrzeug ein Klimaanlagensystem auf, das zum Zirkulieren eines Kühlmittels eingerichtet ist, um einen Innenraum des Fahrzeugs zu heizen oder zu kühlen.
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Ein solches Klimaanlagensystem, das ein angenehmes Innenklima aufrechterhält, indem die Temperatur des Innenraums des Fahrzeugs in einem geeigneten Bereich gehalten wird, ungeachtet einer Änderung der Außentemperatur, ist zum Heizen oder Kühlen des Innenraums des Fahrzeugs eingerichtet, durch einen Wärmeenergieaustausch mittels eines Verdampfers, während das Kältemittel, das durch Betreiben eines Kompressors abgegeben wird, durch einen Kondensator, einen Sammeltrockner, ein Entlastungsventil und den Verdampfer tritt, wobei dieses anschließend abermals zum Kompressor zirkuliert.
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Das heißt, in dem Klimaanlagengerät wird ein gasförmiges Kältemittel hoher Temperatur und hohen Drucks, komprimiert vom Kompressor, vom Kondensator kondensiert und danach im Verdampfer verdampft, durch den Sammeltrockner und das Entlastungsventil, um die Temperatur und Feuchtigkeit des Innenraums in einer Sommerkühlbetriebsart zu senken.
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Da in jüngster Zeit das Interesse an der Energieeffizienz und Problemen der Umweltverschmutzung zugenommen haben, bestand eine Nachfrage hinsichtlich der Entwicklung umweltfreundlicher Fahrzeuge, die Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren im Wesentlichen ersetzen sollen. Die umweltfreundlichen Fahrzeuge sind gewöhnlich Brennstoffzellen- oder Elektrofahrzeuge, die durch Elektrizität angetrieben werden, oder Hybridfahrzeuge, die durch einen Motor und eine Batterie angetrieben werden.
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Unter den umweltfreundlichen Fahrzeugen nutzt das Elektrofahrzeug und Hybridfahrzeug keinen separaten Heizer, im Unterschied zu einer Klimaanlage eines herkömmlichen Fahrzeugs, wobei die Klimaanlage, die für das umweltfreundliche Fahrzeug angewendet wird, im Allgemeinen als Wärmepumpensystem bezeichnet wird.
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Auf der anderen Seite wird im Fall des Elektrofahrzeugs Energie einer chemischen Reaktion von Sauerstoff und Wasserstoff in elektrische Energie umgewandelt, um Antriebskraft zu erzeugen. Da in diesem Prozess durch die chemische Reaktion in der Brennstoffzelle Wärmeenergie erzeugt wird, ist das wirksame Abführen der erzeugten Wärme wesentlich zur Sicherstellung der optimalen Leistungsfähigkeit der Brennstoffzelle.
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Ferner wird selbst beim Hybridfahrzeug der Motor unter Verwendung von Elektrizität, die von der Brennstoffzelle oder einer elektrischen Batterie zugeführt wird, angetrieben, zusammen mit einem Motor, der durch gewöhnliche Kraftstoffverbrennung betrieben wird, um die Antriebskraft zu erzeugen, und somit kann die Leistungsfähigkeit des Motors nur durch wirksames Abführen der Wärme, die von der Brennstoffzelle oder der Batterie und dem Motor erzeugt wird, sichergestellt werden.
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Somit muss beim Hybridfahrzeug oder Elektrofahrzeug gemäß dem Stand der Technik ein Batteriekühlsystem auf separate Weise ausgebildet sein, mit einem getrennten abgedichteten Kreis, zusammen mit einer Kühleinrichtung und dem Wärmepumpensystem, um eine übermäßige Wärmeerzeugung in dem Motor, den elektrischen Komponenten und der Batterie, welche die Brennstoffzelle aufweist, zu unterbinden.
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Folglich nehmen die Größe und das Gewicht eines Kühlmoduls, angeordnet im vorderen Bereich des Fahrzeugs, zu, und das Layout von Verbindungsrohren, die das Kältemittel und das Kühlmittel dem Wärmepumpensystem, Kühler und Batteriekühlsystem zuführen, ist im Motorraum kompliziert.
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Ferner ist das Batteriekühlsystem, das die Batterie gemäß einem Fahrzeugstatus bezüglich der Batterie heizt oder kühlt, auf separate Weise vorgesehen, um die optimale Leistungsfähigkeit bereitzustellen, und folglich werden mehrere Ventile zur Verbindung mit den jeweiligen Verbindungsrohren angewendet und werden Geräusche und Schwingungen aufgrund häufiger Öffnungs- und Schließvorgänge der Ventile in den Innenraum des Fahrzeugs übertragen, worunter der Fahrkomfort leidet.
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Die obigen, in diesem Abschnitt des Hintergrunds offenbarten Informationen dienen lediglich der Verbesserung des Verständnisses des Hintergrunds der Erfindung, und folglich können Informationen enthalten sein, die nicht Teil des Stands der Technik sind, der dem Fachmann in diesem Land bereits bekannt ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die vorliegende Offenbarung wurde mit der Absicht getätigt, ein CE-Modul für ein Fahrzeug bereitzustellen, das auf selektive Weise Wärmeenergie, erzeugt von einem Kältemittel, wenn das Kältemittel kondensiert und verdampft, austauscht und die Temperatur eines Innenraums eines Fahrzeugs regelt, unter Verwendung eines Niedrigtemperaturkühlmittels und/oder Hochtemperaturkühlmittels, die einem Wärmeaustausch unterliegen.
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Eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung stellt ein CE-Modul für ein Fahrzeug bereit, das aufweist: eine Basisplatte; einen Kompressor, der auf der Basisplatte angebracht ist und ein Kältemittel komprimiert; einen Kondensator, der auf der Basisplatte an einer vom Kompressor beabstandeten Stelle angebracht ist und einen Wärmeaustausch zwischen dem komprimierten Kältemittel, zugeführt vom Kompressor, und einem Kühlmittel, das in den Kondensator strömt, durchführt, um das Kältemittel zu kondensieren; einen Verdampfer, der auf der Basisplatte an einer vom Kondensator beabstandeten Stelle angebracht ist und das Kältemittel, zugeführt von einem auf integrale Weise angebrachten Entlastungsventil, durch einen Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel, das in den Verdampfer strömt, verdampft und das verdampfte Kühlmittel dem Kompressor zuführt; und einen Akkumulator, der mit dem Verdampfer über das Entlastungsventil verbunden ist, und wobei lediglich ein gasförmiges Kältemittel, bezüglich der verdampften Kältemittel, zum Kompressor zugeführt wird, während dieses durch den Verdampfer tritt.
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Ein unterkühlender (overcooling) Wärmetauscher kann auf integrale Weise in dem Verdampfer vorgesehen sein, der das Kältemittel, zugeführt vom Kondensator, durch einen wechselseitigen Wärmeaustausch mit einem gasförmigen Kältemittel niedriger Temperatur und niedrigen Drucks, das durch den Verdampfer tritt, unterkühlt und das unterkühlte Kältemittel dem Entlastungsventil zuführt.
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Der Kondensator kann einen kondensierenden Lamellenabschnitt aufweisen, der mehrere erste und zweite Wege, die darin abwechselnd angeordnet sind, durch Schichten mehrerer Platten aufweist und Wärme zwischen dem Kältemittel, das durch die ersten Wege tritt, und dem Kühlmittel, das durch die zweiten Wege tritt, austauscht.
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Der Kompressor kann mit dem Kondensator über ein erstes Verbindungsrohr verbunden sein, der Kondensator kann mit dem unterkühlenden Wärmetauscher über ein zweites Verbindungsrohr verbunden sein, das Entlastungsventil kann mit dem unterkühlenden Wärmetauscher über ein drittes Verbindungsrohr verbunden sein und kann mit dem Akkumulator über ein viertes Verbindungsrohr verbunden sein, und der Akkumulator kann mit dem Kompressor über ein fünftes Verbindungsrohr verbunden sein.
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Der Verdampfer kann einen Verdampfer umfassen bzw. ein Verdampfer sein, der mehrere dritte und vierte Wege, die darin abwechselnd angeordnet sind, durch Schichten mehrerer Platten aufweist und Wärme zwischen dem Kältemittel, das durch die dritten Wege tritt, und dem Kühlmittel, das durch die vierten Wege tritt, austauscht.
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Der unterkühlende Wärmetauscher kann auf integrale Weise in dem Verdampfer ausgebildet sein und kann mehrere fünfte und sechste Wege, die darin abwechselnd angeordnet sind, durch Schichten mehrerer Platten aufweisen.
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Der unterkühlende Wärmetauscher kann ein gasförmiges Kältemittel niedriger Temperatur und niedrigen Drucks, zugeführt vom Verdampfer, in die sechsten Wege transportieren bzw. einströmen und das kondensierte Kältemittel, zugeführt vom Kondensator, in die fünften Wege transportieren bzw. einströmen.
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Der Kondensator kann ferner einen kondensierenden Nebenlamellenabschnitt aufweisen, der mehrere siebente und achte Wege, die darin abwechselnd angeordnet sind, durch integrales Schichten mehrerer Platten aufweist und Wärme zwischen dem Kältemittel, das durch die siebenten Wege tritt, und dem Kühlmittel, das durch die achten Wege tritt, austauscht.
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Das Kühlmittel, das in den Kondensator strömt, kann zuerst durch den kondensierenden Nebenlamellenabschnitt treten und danach in den kondensierenden Lamellenabschnitt strömen.
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Das Kältemittel, das vom Kondensator abgegeben wird, kann durch den unterkühlenden Wärmetauscher treten und danach durch das Entlastungsventil in den Verdampfer strömen.
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Der Verdampfer und der Kondensator können über Kühlmittelrohre miteinander verbunden sein, so dass das Kühlmittel in den Verdampfer und den Kondensator strömt und daraus abgegeben wird, und wobei die jeweiligen Kühlmittelrohre mit einem Heiz-, Gebläse- und Klimaanlagenmodul (HVAC) verbunden sein können. Hochtemperaturkühlmittel, das einem Wärmeaustausch unterzogen wird, während dieses durch den Kondensator tritt, kann dem HVAC-Modul zugeführt werden, um einen Innenraum eines Fahrzeugs zu heizen, wenn eine Heizbetriebsart des Fahrzeugs aktiviert ist.
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Ein Niedrigtemperaturkühlmittel, das einem Wärmeaustausch unterzogen wird, während dieses durch den Verdampfer tritt, kann dem HVAC-Modul zugeführt werden, um den Innenraum des Fahrzeugs zu kühlen, wenn eine Kühlbetriebsart des Fahrzeugs aktiviert ist.
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Der Kondensator und der Verdampfer können als wassergekühlter Wärmetauscher, in dem das Kühlmittel zirkuliert, ausgebildet sein.
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Das Kältemittel kann ein R152-a- oder R744-Kältemittel sein.
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Auf der Basisplatte kann ein Abdeckgehäuse angebracht sein, wobei der Kompressor, der Kondensator, der Verdampfer und der Akkumulator in dem Abdeckgehäuse angeordnet sind.
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Es kann ein Dämpfer zwischen der Basisplatte und dem Kompressor angebracht sein.
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Gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung führt ein CE-Modul für ein Fahrzeug auf selektive Weise einen Wärmeaustausch von Wärmeenergie, erzeugt von einem Kältemittel, wenn das Kältemittel kondensiert und verdampft, durch und regelt die Temperatur eines Innenraums eines Fahrzeugs unter Verwendung eines Niedrigtemperaturkühlmittels und/oder Hochtemperaturkühlmittels, die einem Wärmeaustausch unterzogen werden, um das Gesamtsystem zu vereinfachen und das Layout eines Verbindungsrohrsystems, in dem das Kältemittel zirkuliert, zu vereinfachen.
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Ferner kann die Leistungsfähigkeit des CE-Moduls für ein Fahrzeug durch Anwenden eines R152-a- oder R744-Kältemittels hoher Leistungsfähigkeit verbessert werden, und es können Geräusche, Schwingungen und die Betriebsinstabilität verringert werden, verglichen mit einem herkömmlichen Klimaanlagengerät.
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Ferner können durch Modularisierung der Vorrichtung die Herstellungskosten und das Gewicht verringert werden, und die Raumnutzung kann verbessert werden.
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Figurenliste
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- 1 ist eine graphische Darstellung des Aufbaus eines CE-Moduls für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
- 2 ist eine perspektivische Ansicht des CE-Moduls für ein Fahrzeug gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
- 3 ist eine Draufsicht des CE-Moduls für ein Fahrzeug gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
- 4 ist eine Seitenansicht des CE-Moduls für ein Fahrzeug gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
- 5 ist eine Seitenansicht eines Kondensators, der für das CE-Modul für ein Fahrzeug gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung angewendet wird.
- 6 ist eine graphische Darstellung des Betriebszustands, welche die Strömung des Kältemittels in dem Kondensator als eine Querschnittsansicht, genommen entlang der Linie A-A der 5, darstellt.
- 7 ist eine graphische Darstellung des Betriebszustands, welche die Strömung eines Kühlmittels als eine Querschnittansicht, genommen entlang der Linie B-B der 5, darstellt.
- 8 ist eine Seitenansicht eines Verdampfers, der für das CE-Modul für ein Fahrzeug gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung angewendet wird.
- 9 ist eine graphische Darstellung des Betriebszustands, welche die Strömung des Kältemittels in einem unterkühlenden Wärmetauscher als eine Querschnittansicht, genommen entlang der Linie C-C der 8, darstellt.
- 10 ist eine graphische Darstellung des Betriebszustands, welche die Strömung des Kältemittels in dem Verdampfer als eine Querschnittansicht, genommen entlang der Linie D-D der 8, darstellt.
- 11 ist eine graphische Darstellung des Betriebszustands, welche die Strömung des Kühlmittels in dem Verdampfer als eine Querschnittansicht, genommen entlang der Linie E-E der 8, darstellt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im Folgenden wird eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung im Detail mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
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Zuvor sei darauf hingewiesen, dass Konfigurationen, die in den beispielhaften Ausführungsformen und Zeichnungen, offenbart in der vorliegenden Spezifikation, dargestellt sind, lediglich die bevorzugteste Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung betreffen und nicht das gesamte technische Wesen der vorliegenden Offenbarung darstellen, und somit versteht es sich, dass verschiedene Äquivalente und modifizierte Beispiele, welche die Konfigurationen ersetzen können, beim Einreichen der vorliegenden Anmeldung möglich sind.
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Die Zeichnungen und die Beschreibung sind als beispielhaft und nicht beschränkend anzusehen, wobei dieselben Bezugszeichen in der Spezifikation die gleichen Elemente bezeichnen.
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Da Größe und Dicke der Komponenten, die in den Zeichnungen dargestellt sind, dem Zweck der Erläuterung dienen, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die dargestellten Größen und Dicken der Komponenten beschränkt, und die Dicke kann übertrieben dargestellt sein, um verschiedene Teile und Bereiche deutlich wiederzugeben.
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Ferner wird in der Spezifikation, sofern nicht explizit anders beschrieben, die Bezeichnung „aufweisen“ und Abwandlungen, wie etwa „aufweist“ oder „aufweisend“, so verstanden, dass die genannten Elemente enthalten, jedoch keine anderen Elemente ausgeschlossen sind.
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Ferner bezeichnen die Begriffe „Einheit“, „Mittel“, „Teil“ und „Element“, die in der Spezifikation verwendet werden, eine Einheit eines umfassenden Aufbaus, der zumindest eine Funktion oder Ablauf durchführt.
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1 ist eine graphische Darstellung eines Aufbaus eines Zentralenergiemoduls (CE) für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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Ein CE-Modul 100 für ein Fahrzeug gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird für ein Wärmepumpensystem angewendet. Das CE-Modul 100 tauscht auf selektive Weise Wärmeenergie, erzeugt von einem Kältemittel, wenn das Kältemittel kondensiert und verdampft, mit einem Kühlmittel aus, um ein Kühlen oder Heizen des Fahrzeugs durchzuführen, unter Verwendung lediglich eines Niedrigtemperaturkühlmittels oder Hochtemperaturkühlmittels.
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Das Wärmepumpensystem kann hierbei für ein Elektrofahrzeug angewendet werden. Das Wärmepumpensystem kann das CE-Modul 100 gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zusammen mit einer Kühleinheit, einem Batteriemodul und einem Heiz-, Gebläse- und Klimaanlagenmodul (HVAC) 10 aufweisen.
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Die Kühleinheit bringt das Kühlmittel, das von einem Radiator R gekühlt wird, durch Betätigen einer Wasserpumpe in Zirkulation, um elektrische Komponenten, die nicht überhitzt werden dürfen, zu kühlen.
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Das Batteriemodul kann mit der Kühleinheit verbunden sein, das Kühlmittel kann durch Betreiben der Wasserpumpe in dem Batteriemodul zirkulieren, und das Batteriemodul kann den elektrischen Komponenten Leistung zuführen.
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Mit Bezug auf 1 weist gemäß der beispielhaften Ausführungsform das Heiz-, Gebläse- und Klimaanlagenmodul (HVAC) 10 einen internen Heizer 11, einen Kühler 13 und eine Öffnungs-/Schließtür 15 auf.
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Der interne Heizer 11 und der Kühler 13 sind mit dem CE-Modul 100 über ein Kühlmittelrohr 17 verbunden. Ferner ist die Öffnungs-/Schließtür 15 zwischen dem internen Heizer 11 und dem Kühler 13 vorgesehen. Die Öffnungs-/Schließtür 15 regelt Außenluft, die durch den Kühler 13 tritt, um auf selektiv Weise in den internen Heizer 11 zu strömen, gemäß Kühl-, Heiz- und Heiz/Entfeuchtungs-Betriebsarten.
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Das heißt, in der Heizbetriebsart des Fahrzeugs wird die Öffnungs-/Schließtür 15 geöffnet, so dass die Außenluft, die durch den Kühler 13 tritt, in den internen Heizer 11 strömt. Demgegenüber wird die Seite des internen Heizers 11 der Öffnungstür 15 geschlossen, so dass die Außenluft, die gekühlt wird, während diese durch den Kühler 13 tritt, unmittelbar in das Fahrzeug strömt.
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Ferner tauscht das Zentralenergiemodul (CE) 100 gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf selektive Weise Wärmeenergie, die erzeugt wird, wenn das Kältemittel, das in dem CE-Modul 100 zirkuliert, kondensiert und verdampft, mit dem Kühlmittel aus, und führt das Niedrigtemperaturkühlmittel und/oder das Hochtemperaturkühlmittel, die einem Wärmeaustausch unterzogen sind, dem HVAC-Modul 10 zu.
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Hierbei kann das Kältemittel ein R152-a- oder R744-Kältemittel hoher Leistungsfähigkeit sein.
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Wenn die Heizbetriebsart des Fahrzeugs aktiviert ist, wird das Hochtemperaturkühlmittel vom CE-Modul 100 zum internen Heizer 11 zugeführt. Demgegenüber wird, wenn die Kühlbetriebsart des Fahrzeugs aktiviert ist, das Niedrigtemperaturkühlmittel auf selektive Weise vom CE-Modul 100 zum Kühler 13 zugeführt.
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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 Entlastungsventil 140, einen Akkumulator 145 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 auf einer Fläche der Basisplatte 101 angebracht. Der Kompressor 110 komprimiert gasförmiges Kältemittel, das vom Verdampfer 130 abgegeben wird.
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Der Kompressor 110 kann hierbei mit dem Kondensator 120 über ein erstes Verbindungsrohr 161 verbunden sein.
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Ferner kann ein Dämpfer 112 zwischen der Basisplatte 101 und dem Kompressor 110 angebracht sein.
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Der Dämpfer 112 kann die Übertragung von Schwingungen und Geräuschen, die erzeugt werden, wenn der Kompressor 110 arbeitet, zur Basisplatte 101 minimieren. Das Material des Dämpfers 112 kann ein Gummimaterial sein.
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Der Kondensator 120 ist auf der Basisplatte 101 an einer Stelle beabstandet vom Kompressor 110 angebracht. Der Kondensator 120 tauscht Wärme zwischen dem komprimierten Kältemittel, zugeführt vom Kompressor 110, und dem Kühlmittel, das in den Kondensator 120 strömt, aus, um das Kältemittel zu kondensieren.
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Der Kondensator 120 kann hierbei entsprechend über die Kühlmittelrohre 17 verbunden sein, so dass das Kühlmittel in den Kondensator 120 strömt und aus diesem abgegeben wird, wobei die entsprechenden Kühlmittelrohre mit dem HVAC-Modul 10 verbunden sein können.
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Mit Bezug auf 5 bis 7 weist gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Kondensator 120 einen kondensierenden Lamellenabschnitt 121 auf.
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In dem kondensierenden Lamellenabschnitt 121 sind mehrere Platten P auf geschichtete Weise vorgesehen, um mehrere erste und zweite Wege 122 und 123, die abwechselnd angeordnet sind, auszubilden. Der kondensierende Lamellenabschnitt 121 tauscht Wärme zwischen dem Kältemittel, das durch die ersten Wege 122 tritt, und dem Kühlmittel, das durch die zweiten Wege 123 tritt, aus.
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Eine erste Kühlmitteleinströmöffnung 121a und eine erste Kühlmittelabgabeöffnung 121b sind hierbei entsprechend in einer Fläche und der anderen Fläche ausgebildet, basierend auf einer Längsrichtung.
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Die erste Kühlmitteleinströmöffnung 121a ist über das Kühlmittelrohr 17 mit dem Radiator R verbunden. Ferner ist die erste Kühlmittelabgabeöffnung 121b über das Kühlmittelrohr 17 mit dem HVAC-Modul 10 verbunden.
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Die erste Kühlmitteleinströmöffnung 121a ist über jeden der zweiten Wege 123 in dem kondensierenden Lamellenabschnitt 121 mit der ersten Kühlmittelabgabeöffnung 121b verbunden. Somit zirkuliert das Kühlmittel durch die erste Kühlmitteleinströmöffnung 121a und die erste Kühlmittelabgabeöffnung 121b.
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Der Kondensator 120 kann hierbei ferner einen kondensierenden Nebenlamellenabschnitt 125 aufweisen.
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Der kondensierende Nebenlamellenabschnitt 125 ist auf integrale Weise mit dem kondensierenden Lamellenabschnitt 121 ausgebildet. In dem kondensierenden Nebenlamellenabschnitt 125 sind mehrere Platten P auf integral geschichtete Weise vorgesehen, um mehrere siebente und achte Wege 141 und 142, die abwechselnd angeordnet sind, auszubilden.
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Somit tauscht der kondensierende Nebenlamellenabschnitt 125 Wärme zwischen dem Kältemittel, das durch den kondensierenden Lamellenabschnitt 121 und die siebenten Wege 141 tritt, und dem Kühlmittel, das durch die achten Wege 142 tritt, aus.
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Das heißt, wenn das Kältemittel, das durch den kondensierenden Lamellenabschnitt 121 gekühlt und primär kondensiert wird, in den kondensierenden Nebenlamellenabschnitt 125 strömt, kann der kondensierende Nebenlamellenabschnitt 125 das Kältemittel durch Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel kühlen und sekundär kondensieren.
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Das Niedrigtemperaturkühlmittel, zugeführt vom Radiator R zum Kondensator 120, tritt hierbei zunächst durch die achten Wege 142 des kondensierenden Nebenlamellenabschnitts 125.
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Somit wird das Kühlmittel, das durch den Kondensator 120 tritt, primär kondensiert, während dieses durch den kondensierenden Lamellenabschnitt 121 tritt.
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Anschließend strömt das Kältemittel in den kondensierenden Nebenlamellenabschnitt 125 und wird einem sekundären Wärmeaustausch unterzogen, zusammen mit dem Niedrigtemperaturkühlmittel, das früher in den kondensierenden Nebenlamellenabschnitt 125 strömt, um die Kühlleistung zu verbessern, wodurch die Kondensationsrate erhöht wird.
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Als beispielhafte Ausführungsform ist hierbei beschrieben, dass der kondensierende Nebenlamellenabschnitt 125 gemäß der beispielhaften Ausführungsform auf integrale Weise in dem Kondensator 120 vorgesehen ist, allerdings ist die vorliegende Offenbarung darauf nicht beschränkt, wobei der kondensierende Nebenlamellenabschnitt 125 nicht notwendigerweise auf integrale Weise in dem Kondensator 120 vorgesehen sein muss.
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Ein zweites Verbindungsrohr 162 kann an einer Stelle beabstandet von der ersten Kühlmitteleinströmöffnung 121a zum Zuführen des Kältemittels zum Verdampfer angebracht sein.
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Der so aufgebaute Kondensator 120 tauscht Wärme zwischen dem einströmenden Kältemittel und dem Kühlmittel aus, um das Kältemittel zu kondensieren, und führt die Wärmeenergie, die erzeugt wird, wenn das Kältemittel kondensiert, dem Kühlmittel zu, um die Temperatur des Kühlmittels zu erhöhen.
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Folglich wird das Hochtemperaturkühlmittel, das einem Wärmeaustausch unterzogen wurde, während dieses durch den Kondensator 120 tritt, dem internen Heizer 11 des HVAC-Moduls 10 zugeführt, um den Innenraum des Fahrzeugs zu heizen, wenn die Heizbetriebsart des Fahrzeugs aktiviert ist.
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Der so aufgebaute Kondensator 120 kann als wassergekühlter Wärmetauscher, in dem das Kühlmittel zirkuliert, ausgebildet sein.
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Somit wird das Kältemittel, zugeführt vom Kompressor 110, durch Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel kondensiert, während dieses durch den kondensierenden Lamellenabschnitt 121 und den kondensierenden Nebenlamellenabschnitt 125 tritt.
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Gemäß der beispielhaften Ausführungsform ist der Verdampfer 130 auf der Basisplatte 101 an einer Stelle beabstandet vom Kondensator 120 angebracht. Der Verdampfer 130 verdampft das Kältemittel, das vom integral angebrachten Entlastungsventil 140 zugeführt wird, durch Wärmeaustausch mit dem einströmenden Kühlmittel und führt das verdampfte Kältemittel dem Kompressor 110 zu.
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Ein unterkühlender Wärmetauscher (overcooling heat exchanger) 135 kann auf integrale Weise in dem Verdampfer 130 vorgesehen sein, der das Kältemittel, zugeführt vom Kondensator 120, durch einen Wärmeaustausch mit dem gasförmigen Kältemittel niedriger Temperatur und niedrigen Drucks, das durch den Verdampfer 130 tritt, unterkühlt, und führt das unterkühlte Kältemittel dem Entlastungsventil 140 zu.
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Eine erste Kältemittelabgabeöffnung 120b, an der ein zweites Verbindungsrohr 162 angebracht ist, ist hierbei am Kondensator 120 ausgebildet. Ferner kann der Kondensator 120 eine erste Kältemitteleinströmöffnung 120a, an der das erste Verbindungsrohr 161 angebracht ist, auf der der ersten Kältemittelabgabeöffnung 120b gegenüberliegenden Seite aufweisen.
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Somit kann der Kondensator 120 mit dem unterkühlenden Wärmetauscher 135 über das zweite Verbindungsrohr 162, angebracht an der ersten Kältemittelabgabeöffnung 120b, verbunden sein.
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Das heißt, der Verdampfer 130 kann einen Verdampfer 131 und den unterkühlenden Wärmetauscher 135 aufweisen, wie in 2 und 3 und 8 bis 11 dargestellt.
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In dem Verdampfer 131 sind mehrere Platten P auf eine geschichtete Weise vorgesehen, um mehrere dritte und vierte Wege 132 und 133, die abwechselnd angeordnet sind, auszubilden. Der Verdampfer 131 tauscht Wärme zwischen dem Kältemittel, das durch die dritten Wege 132 tritt, und dem Kühlmittel, das durch die vierten Wege 133 tritt, aus.
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Ferner ist der unterkühlende Wärmetauscher 135 auf integrale Weise oberhalb des Verdampfers 131 ausgebildet. In dem überkühlenden Wärmetauscher 135 sind mehrere Platten P auf geschichtete Weise vorgesehen, um mehrere fünfte und sechste Wege 136 und 137, die abwechselnd angeordnet sind, auszubilden.
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Der unterkühlende Wärmetauscher 135 kann das gasförmige Kältemittel niedriger Temperatur und niedrigen Drucks, zugeführt vom Verdampfer 131, in die sechsten Wege 137 transportieren bzw. einströmen und das kondensierte Kältemittel, zugeführt vom Kondensator 120 in die fünften Wege 136 transportieren bzw. einströmen.
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Das heißt, das Kältemittel, das vom Kondensator 120 abgegeben wird, tritt durch den unterkühlenden Wärmetauscher 135 und strömt danach in das Entlastungsventil 140. Anschließend kann das Kältemittel in den Verdampfer 131 strömen, während sich dieses in dem Entlastungsventil 140 ausdehnt.
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Somit strömt das Kältemittel, das durch den Kondensator 120 tritt, in den unterkühlenden Wärmetauscher 135, und in diesem Fall wird das Kältemittel durch Wärmeaustausch mit dem gasförmigen Kältemittel niedriger Temperatur und niedrigen Drucks, das von dem Verdampfer 131 strömt, unterkühlt, um die Kühlwirkung zu verbessern, wodurch die Kondensationsrate des Kältemittels erhöht wird.
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In dem Verdampfer 130 sind eine zweite Kühlmitteleinströmöffnung 131a und eine zweite Kühlmittelabgabeöffnung 131b an beiden Rändern einander gegenüber ausgebildet, in einer Fläche, auf der das Entlastungsventil 140 angebracht ist.
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Die zweite Kühlmitteleinströmöffnung 131a und die zweite Kühlmittelabgabeöffnung 131b können mit dem Verdampfer 131 mittels einer Durchführung des unterkühlenden Wärmetauschers 135 verbunden sein.
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Das heißt, die zweite Kühlmitteleinströmöffnung 131a und die zweite Kühlmittelabgabeöffnung 131b können an jedem Eckabschnitt in einer Diagonalrichtung in einer Fläche des Verdampfers 131 ausgebildet sein, und die Kühlmittelrohre 17 können entsprechend an der zweiten Kühlmitteleinströmöffnung 131a und der zweiten Kühlmittelabgabeöffnung 131b angebracht sein.
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Die zweite Kühlmitteleinströmöffnung 131a ist über jeden der vierten Wege 123 in dem Verdampfer 131 mit der zweiten Kühlmittelabgabeöffnung 131b verbunden. Somit zirkuliert das Kühlmittel durch die zweite Kühlmitteleinströmöffnung 131a und die zweite Kühlmittelabgabeöffnung 131b.
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Ferner können eine zweite Kältemitteleinströmöffnung 130a zum Transportieren des Kältemittels, zugeführt vom Kondensator 120, in den unterkühlenden Wärmetauscher 135 und eine zweite Kältemittelabgabeöffnung 130b zum Abgeben des Kältemittels, das durch die fünften Wege 136 tritt, in dem Verdampfer 130 ausgebildet sein.
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Das zweite Verbindungsrohr 162 kann an der zweiten Kältemitteleinströmöffnung 130a angebracht sein, und ein drittes Verbindungsrohr 163, das mit dem Entlastungsventil 140 verbunden ist, kann an der zweiten Kältemittelabgabeöffnung 130b angebracht sein.
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Der so aufgebaute Verdampfer 130 tauscht Wärme zwischen dem Kältemittel, das von dem unterkühlenden Wärmetauscher 135 strömt, und dem Kühlmittel aus, um das Kältemittel zu verdampfen, und führt die Niedrigtemperaturwärmeenergie zu, die erzeugt wird, wenn das Kältemittel verdampft, um das Kühlmittel zu kühlen.
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Folglich wird das Niedrigtemperaturkühlmittel, das einem Wärmeaustausch unterzogen wird, während dieses durch den Verdampfer 130 tritt, dem Kühler 13 des HVAC-Moduls 10 zugeführt, um den Innenraum des Fahrzeugs zu kühlen, wenn die Kühlbetriebsart des Fahrzeugs aktiviert ist.
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Der so aufgebaute Kondensator 130 kann als wassergekühlter Wärmetauscher, in dem das Kühlmittel zirkuliert, ausgebildet sein.
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Gemäß der beispielhaften Ausführungsform kann das Entlastungsventil 140 auf integrale Weise an dem Verdampfer 130 angebracht sein. Das Entlastungsventil 140 kann durch das dritte Verbindungsrohr 163 mit dem unterkühlenden Wärmetauscher 135 verbunden sein und durch ein viertes Verbindungsrohr 164 mit dem Akkumulator 145 verbunden sein.
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Somit empfängt das Entlastungsventil 140 das Kältemittel, das durch den unterkühlenden Wärmetauscher 135 tritt, und entlastet dieses. Das Entlastungsventil 140 ist hierbei direkt mit dem Verdampfer 131 verbunden und transportiert das entlastete Kältemittel in die dritten Wege 132.
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Das Kältemittel, das verdampft, während dieses durch den Verdampfer 131 tritt, tritt durch das Entlastungsventil 140 und strömt durch das vierte Verbindungsrohr 164 in den Akkumulator 145.
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In diesem Fall kann das Entlastungsventil 140 das vierte Verbindungsrohr 164 und den Verdampfer 131 durch einen darin ausgebildeten separaten Weg verbinden.
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Das Entlastungsventil 140 kann mechanisch oder elektronisch aufgebaut sein.
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Der Akkumulator 145 ist über das Entlastungsventil 140 mit dem Verdampfer 130 verbunden und kann so eingerichtet sein, dass dieser lediglich ein gasförmiges Kältemittel, bezüglich der verdampften Kältemittel, dem Kompressor 110 zuführt, während dieses durch den Verdampfer 130 tritt.
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Im Akkumulator 145 befindet sich ein flüssiges Kältemittel, um dem Kompressor 110 lediglich gasförmiges Kältemittel zuzuführen, dieser verdampft das aufbewahrte flüssige Kältemittel und führt abermals gasförmiges Kältemittel dem Kompressor 110 zu, um dadurch die Leistungsfähigkeit und Haltbarkeit des Kompressors 110 zu verbessern.
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Der Akkumulator 145 kann hierbei über ein fünftes Verbindungsrohr 165 mit dem Kompressor 110 verbunden sein.
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Ferner ist das Abdeckgehäuse 150 auf der Basisplatte 101 angebracht, so dass der Kompressor 110, der Kondensator 120, der Verdampfer 130 und der Akkumulator 145 in dem Abdeckgehäuse 150 vorgesehen sind.
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Ferner kann das Abdeckgehäuse 150 verhindern, dass der Kompressor 110, der Kondensator 120, der Verdampfer 130, das Entlastungsventil 140 und der Akkumulator 145, die auf der Basisplatte 101 angebracht sind, nach außen freigelegt sind.
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Wenn das CE-Modul 100 für ein Fahrzeug angewendet wird, werden gemäß der oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung die Wärmeenergie, die vom Kältemittel erzeugt wird, wenn das Kältemittel kondensiert und verdampft, auf selektive Weise einem Wärmeaustausch unterzogen und die Temperatur des Innenraums des Fahrzeugs geregelt, unter Verwendung des Niedrigtemperaturkühlmittels und/oder des Hochtemperaturkühlmittels, die einem Wärmeaustausch unterzogen werden, um das Gesamtsystem und das Layout des Verbindungsrohrsystems, in dem das Kältemittel zirkuliert, zu vereinfachen.
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Ferner kann das CE-Modul 100 für ein Fahrzeug die Leistungsfähigkeit unter Verwendung eines R152-a- oder R744-Kältemittels hoher Leistungsfähigkeit verbessern und Geräusche, Schwingungen und Betriebsinstabilitäten unterbinden bzw. verringern, verglichen mit einem herkömmlichen Klimaanlagengerät.
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Ferner können durch Modularisierung der Vorrichtung die Herstellungskosten und das Gewicht verringert werden, und die Raumnutzung kann verbessert werden.
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Während die Erfindung im Hinblick darauf beschrieben wurde, was gegenwärtig als praktikable beispielhafte Ausführungsformen angesehen wird, sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern, im Gegenteil, es ist beabsichtigt, dass diese verschiedenen Modifikationen und äquivalente Anordnungen umfasst, die im Wesen und Gegenstand der beigefügten Ansprüche enthalten sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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