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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fahrzeugkondensator.
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Hintergrund
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Ein Trend der letzten Jahre ist die steigende Nachfrage nach umweltfreundlichen Fahrzeugen, wie z. B. Elektrofahrzeugen, aufgrund der Umweltproblematik bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor. Die mit einem Verbrennungsmotor ausgestatteten Fahrzeuge benötigen jedoch keine separate Energie für die Lufterwärmung in einem Innenraum des Fahrzeugs, da die Lufterwärmung in dem Innenraum durch die Verwendung der Abwärme des Verbrennungsmotors möglich ist. Die umweltfreundlichen Fahrzeuge, wie z. B. die Elektrofahrzeuge, besitzen jedoch keine Wärmequelle. Aus diesem Grund ist die Lufterwärmung mit separater Energie möglich. Dadurch wird die Kraftstoffeffizienz verringert.
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Der Rückgang der Kraftstoffeffizienz führt wiederum zu einer Verringerung der Laufleistung des Elektrofahrzeugs. Daraus ergeben sich Probleme, wie z. B. der Nachteil, eine Batterie häufig aufladen zu müssen.
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Ein Wärmepumpensystem, das in Klimaanlagen von umweltfreundlichen Fahrzeugen, wie z.B. Elektrofahrzeugen, Anwendung findet, unterscheidet sich von einem Wärmepumpensystem, das in Klimaanlagen von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor Anwendung findet.
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Im Allgemeinen dient das Wärmepumpensystem als Klima- und Heizsystem, das thermische Energie von einer Niedrigtemperatur-Wärmequelle auf eine Hochtemperatur-Wärmequelle überträgt oder thermische Energie von der Hochtemperatur-Wärmequelle auf die Niedrigtemperatur-Wärmequelle unter Verwendung von Wärme oder Kondensationswärme des Kältemittels überträgt. Beim Heizen nimmt das Wärmepumpensystem Wärme von außen auf und gibt die aufgenommene Wärme innen ab. Beim Kühlen nimmt das Wärmepumpensystem Wärme von innen auf und gibt die aufgenommene Wärme außen ab.
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Umweltfreundliche Fahrzeuge, wie z. B. Elektrofahrzeuge, müssen jedoch zusätzlich die Anforderungen an die thermische Überwachung der elektrischen Komponenten, wie z. B. einer Batterie und eines Motors, sowie der Klimaanlage erfüllen.
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Die Anforderungen an die thermische Überwachung eines Innenraums in einem umweltfreundlichen Fahrzeug, wie z. B. einem Elektrofahrzeug, und die Anforderungen an die thermische Überwachung der elektrischen Komponenten des Fahrzeugs, wie z. B. der Batterie, sind jedoch voneinander verschieden. Aus diesem Grund besteht die Notwendigkeit, Technologien zu entwickeln, die eine maximale Energieeinsparung auf eine Art und Weise ermöglichen, welche die Bedürfnisse unabhängig voneinander erfüllt, und zwar durch die effiziente Zusammenarbeit zwischen dem Innenraum und den elektrischen Komponenten. Dementsprechend wurde das Konzept der integrierten thermischen Überwachung eines Fahrzeugs vorgeschlagen, um die thermische Effizienz zu erhöhen, indem die einzelnen Komponenten unabhängig voneinander wärmegesteuert und gleichzeitig die gesamte thermische Überwachung des Fahrzeugs integriert werden.
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Um die integrierte thermische Überwachung des Fahrzeugs durchzuführen, ist es notwendig, eine komplexe Kühlmittelleitung, eine komplexe Kältemittelleitung und Komponenten integral zu modularisieren. Diese Modularisierung der Komponenten ist auch im Hinblick auf eine einfache Fertigung und kompakte Bauweise notwendig.
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Wenn die Temperatur der Außenluft niedrig ist, funktioniert ein Wärmepumpensystem nicht reibungslos. Um sich auf diese Situation vorzubereiten, wird in einem integrierten thermischen Überwachungssystem für ein Fahrzeug, in dem das Wärmepumpensystem Anwendung findet, eine Wasserheizungsvorrichtung zur Erhöhung der Temperatur einer Batterie in der Kühlmittelleitung und eine Luftheizungsvorrichtung für die Lufterwärmung im Innenraum in der Kältemittelleitung vorgesehen. Auf diese Weise sind verschiedene Arten von Heizungsvorrichtungen separat zur Konfiguration in einem integrierten thermischen Überwachungskreis vorgesehen.
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Die getrennte Montage der Wasserheizungsvorrichtung zur Erhöhung der Temperatur der Batterie und der Luftheizungsvorrichtung für die Lufterwärmung im Innenraum ist jedoch im Hinblick auf die thermische Überwachung nicht effizient und die Anzahl der Komponenten steigt. Aus diesem Grund wurde in den letzten Jahren stetig eine Studie zur Verbesserung des thermischen Überwachungskreises und zur Verringerung der Anzahl der Komponenten durchgeführt.
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Der oben beschriebene Inhalt soll lediglich helfen, den Hintergrund von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu verstehen, und soll nicht bedeuten, dass die vorliegende Erfindung in den Bereich des verwandten Standes der Technik fällt, der einer Person mit gewöhnlichen Kenntnissen auf dem Gebiet der Technik bereits bekannt ist.
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Zusammenfassung
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fahrzeugkondensator. Besondere Ausführungsformen beziehen sich auf einen Fahrzeugkondensator, der in der Lage ist, Kältemittel zur Verwendung in einem Wärmepumpensystem zu erwärmen und dann das Kältemittel dazu zu bringen, Wärme mit Luft auszutauschen.
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt einen Fahrzeugkondensator bereit, der sich aus der konfigurativen Integration eines Kondensators, in dem ein Wärmeaustausch stattfindet, und eines Heizgeräts, das Kältemittel erhitzt, in einem Stück ergibt.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind nicht auf die oben beschriebenen Merkmale beschränkt. Aus den detaillierten Beschreibungen von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist es für eine Person mit gewöhnlichem Fachwissen auf jeden Fall ersichtlich, dass andere, oben nicht erwähnte Merkmale verstanden werden können.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeugkondensator zur Verwendung in einem Fahrzeug-Wärmepumpensystem vorgesehen, wobei der Fahrzeugkondensator eine Heizeinheit mit einem Innenraum, in den Kältemittel eingebracht wird und der das in dem Innenraum strömende Kältemittel erwärmt, und eine Wärmetauschereinheit aufweist, die integral mit der Heizeinheit ausgebildet ist und in der das in der Heizeinheit erwärmte Kältemittel während dessen Strömung Wärme mit der Umgebungsluft austauscht.
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In dem Fahrzeugkondensator kann die Heizeinheit ein Heizungsgehäuse mit einem Innenraum, in dem das Kältemittel strömt, einen Heizungshauptkörper, der in dem Innenraum in dem Heizungsgehäuse vorgesehen ist und das strömende Kältemittel erwärmt, und eine Führungshalterung aufweisen, die in dem Innenraum in dem Heizungsgehäuse vorgesehen ist und den Heizungshauptkörper in dem Innenraum in dem Heizungsgehäuse in Position hält.
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In dem Fahrzeugkondensator kann das Heizungsgehäuse einen Heizungskörper mit einem Innenraum, der durch eine Trennwand in einen ersten, oben offenen Innenraum und einen zweiten, abgedichteten Innenraum unterteilt ist, und eine Heizungsabdeckung aufweisen, die den ersten Innenraum oben abdeckt und somit den ersten Innenraum abdichtet.
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In dem Fahrzeugkondensator kann eine Einlassöffnung, durch die das Kältemittel eingebracht wird, in einer Seitenfläche auf der ersten Innenraumseite des Heizungskörpers vorgesehen sein, wobei in der anderen Seitenfläche auf der ersten Innenraumseite des Heizungskörpers mindestens eine erste Verbindungsöffnung ausgebildet sein kann, die mit der Wärmetauschereinheit derart in Verbindung steht, dass das in dem ersten Innenraum erwärmte Kältemittel zu der Wärmetauschereinheit strömt, und der Heizungshauptkörper und die Führungshalterung in dem ersten Innenraum angebracht werden können und eine Auslassöffnung, durch die das Kältemittel abgegeben wird, in einer Seitenfläche auf der zweiten Innenraumseite des Heizungskörpers vorgesehen werden kann, und mindestens eine zweite Verbindungsöffnung, die mit der Wärmetauschereinheit derart in Verbindung steht, dass das Kältemittel nach dem Wärmeaustausch in der Wärmetauschereinheit zu dem zweiten Innenraum strömt, in der anderen Seitenfläche auf der zweiten Innenraumseite des Heizungskörpers ausgebildet werden kann.
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In dem Fahrzeugkondensator kann die Wärmetauschereinheit mehrere Strömungsrohren, von denen jeweils eine Seite integral mit der Heizeinheit verbunden ist, einen Tank, der integral mit der anderen Seite von jedem der mehreren Strömungsrohre verbunden ist und in dem sich das Kältemittel nach dem Wärmeaustausch in den mehreren Strömungsrohren sammelt und ein Rücklaufrohr aufweisen, entlang der das in dem Tank gesammelte Kältemittel zu der Heizeinheit strömt, um nach dem Strömen durch die Heizeinheit abgegeben zu werden, wobei das in der Heizeinheit erwärmte Kältemittel Wärme mit Luft austauschen kann, die in einer Innenraumheizungs-, - lüftungs- und -klimatisierungsvorrichtung strömt, während dieses entlang jeder der mehreren Strömungsrohre strömt.
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In dem Fahrzeugkondensator kann das Heizungsgehäuse in einen ersten Innenraum, in den das Kältemittel zur Erwärmung eingebracht wird, und einen zweiten Innenraum, aus dem das Kältemittel abgegeben wird, unterteilt sein, wobei die mehreren Strömungsrohre mit dem ersten Innenraum verbunden sein können und das Rücklaufrohr mit dem zweiten Innenraum verbunden sein kann.
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In dem Fahrzeugkondensator können die mehreren Strömungsrohren mit einer Seitenfläche des ersten Innenraums so verbunden sein, dass diese so angeordnet sind, dass sie um einen Abstand in einer Aufwärts-Abwärts-Richtung beabstandet sind, und eine Wärmesenkenrippe, die als Verlängerung einer Oberfläche dient, kann in einem Raum zwischen den nebeneinander angeordneten Strömungsrohren angeordnet sein.
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In dem Fahrzeugkondensator kann die Führungshalterung einen Pfad weisen, entlang dessen das in den Innenraum des Heizungsgehäuses eingeleitete Kältemittel strömt.
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In dem Fahrzeugkondensator kann der Heizungshauptkörper in der Form eines Stabes ausgebildet sein, und der eine oder die mehreren Heizungshauptkörper sind in einer Aufwärts-Abwärts-Richtung in dem Innenraum in dem Heizkörpergehäuse angeordnet, und die Führungshalterung kann so ausgebildet sein, dass diese in einer spiralförmigen Form um den einen oder die mehreren Heizungskörper gewickelt ist.
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In dem Fahrzeugkondensator kann der Heizungshauptkörper einen Pfad aufweisen, entlang dessen das in den Innenraum des Heizungsgehäuses eingeleitete Kältemittel strömt.
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In dem Fahrzeugkondensator kann der Heizungshauptkörper schraubenförmig ausgebildet und in einer Aufwärts-Abwärts-Richtung in dem Innenraum des Heizungsgehäuses angeordnet sein, und die Führungshalterung kann in einer rechteckigen Rahmenform ausgebildet sein, die den Heizungshauptkörper durch Umschließen des Heizungshauptkörpers von einer Außenrichtung aus festhält.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Bauteil, das als Heizgerät fungiert, integral mit dem Kondensator ausgebildet, der das Kältemittel zum Wärmeaustausch mit der Luft veranlasst. So kann der Effekt der Verringerung der Anzahl der Komponenten bei der Konfiguration eines integrierten thermischen Überwachungskreises erwartet werden.
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Zusätzlich kann der Effekt der Erwärmung des in den Kondensator zum Wärmeaustausch eingebrachten Kältemittels und damit eine Verbesserung der Wärmeaustauscheffizienz erwartet werden.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Ansicht, die einen Teil eines thermische Überwachungskreises zeigt, in dem ein Fahrzeugkondensator gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Anwendung findet;
- 2 ist eine perspektivische Ansicht, die den Fahrzeugkondensator gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 3 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die einen Teil des Fahrzeugkondensators gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 4 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die den Fahrzeugkondensator gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 5 ist eine horizontale Querschnittsansicht, die den Fahrzeugkondensator gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
- 6 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Fahrzeugkondensator gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Ausführliche Beschreibung
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und kann in verschiedensten Formen ausgeführt werden. Die Ausführungsformen werden nur zur Verfügung gestellt, um eine vollständige Beschreibung der vorliegenden Erfindung vorzunehmen und eine vollständige Kenntnis des Umfangs der vorliegenden Erfindung für eine Person von gewöhnlichem Fachwissen auf dem Gebiet, auf das sich die vorliegende Erfindung bezieht, bereitzustellen. Gleiche Bestandteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Ein Fahrzeugkondensator gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung, die in einem integrierten thermischen Überwachungssystem Anwendung findet, das die thermische Überwachung eines Innenraums in einem umweltfreundlichen Fahrzeug durch die thermische Überwachung der Batterie und elektrischer Komponenten integriert durchführt. Zum Beispiel findet der Fahrzeugkondensator Anwendung in einem Wärmepumpensystem, das die Klimatisierung und Heizung durch Zirkulation von Kältemittel realisiert.
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1 ist eine Ansicht, die einen Teil eines thermischen Überwachungskreises zeigt, in dem ein Fahrzeugkondensator gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Anwendung findet. Das zirkulierende Kältemittel wird in einen Kompressor 10 gesaugt. Bei dem Passieren durch den Kompressor 10 wird das Kältemittel komprimiert und anschließend in einem komprimierten Zustand abgegeben. Das auf diese Weise abgegebene Kältemittel passiert durch einen Innenraumkondensator einer Innenraumheizung-, -lüftungs- und -klimatisierungsvorrichtung (HVAC), die für eine Klimatisierung und Heizen des Innenraums in dem Fahrzeug vorgesehen ist, d.h. durch einen Kondensator 20 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
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Zu diesem Zeitpunkt kann das in den Kondensator 20 eingebrachte Hochdruck-Hochtemperatur-Kältemittel weiter erhitzt werden, während es eine Heizeinheit 100 passiert. Das erwärmte Kältemittel tauscht Wärme mit der in der Innenraumheizung-, -lüftungs- und -klimatisierungsvorrichtung strömenden Luft aus, während es die Wärmetauschereinheit 200 passiert, und wird dann aus dem Kondensator 20 abgegeben.
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An diesem Punkt sind der Kompressor 10 und der Kondensator 20 durch ein Strömungsrohr 30 miteinander verbunden, durch das das Kältemittel strömt. Während das Kältemittel, das aus dem Kompressor 10 abgegeben wird, verdichtet wird, erhöht sich dessen Temperatur. Aus diesem Grund ist es erwünscht, dass das Strömungsrohr 30 als Hochdruck-Hochtemperatur-Metallrohr oder -schlauch ausgebildet ist und dass die Außenseite des Strömungsrohrs 30 von einem Isoliermaterial bedeckt ist, um einen Wärmeverlust zu verhindern.
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Natürlich ist das Kältemittel, das in den Kondensator 20 eingebracht wird, nicht darauf beschränkt, von dem Kompressor 10 abgegeben zu werden. Das Kältemittel kann aus verschiedenen anderen Komponenten in den Kondensator 20 gemäß einem integrierten thermischen Überwachungskreis für ein Fahrzeug eingebracht werden.
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2 ist eine perspektivische Ansicht, die den Fahrzeugkondensator gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. 3 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die einen Teil des Fahrzeugkondensators gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. 4 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die den Fahrzeugkondensator nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. 5 ist eine horizontale Querschnittsansicht, die den Fahrzeugkondensator nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
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Wie in den 2 bis 5 dargestellt, weist der Fahrzeugkondensator 20 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Heizeinheit 100 und die Wärmetauschereinheit 200 auf. Die Heizeinheit 100 erwärmt das Kältemittel. Die Wärmetauschereinheit 200 bewirkt, dass das erwärmte Kältemittel mit der in der Innenraumheizungs-, -lüftungs- und -klimatisierungsvorrichtung strömenden Luft Wärme austauscht.
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Die Heizeinheit 100 ist ein Bauteil, in das das für die Klimatisierung und Heizung zirkulierende Kältemittel zur Erwärmung eingebracht wird. Die Heizeinheit 100 ist integral mit der Wärmetauschereinheit 200 ausgebildet und bildet den Kondensator 20.
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Die Heizeinheit 100 hat im Inneren Innenräume 110a und 110b. Das Kältemittel wird in die Innenräume 110a und 110b eingebracht. Die Heizeinheit 100 erwärmt das in den Innenräumen 110a und 110b strömende Kältemittel.
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Zu diesem Zweck weist die Heizeinheit 100 ein Heizungsgehäuse 101, einen Heizungshauptkörper 130 und einen Führungshalterung 140 auf. Die Innenräume 110a und 110b, in denen das Kältemittel strömt, sind in dem Heizungsgehäuse 101 vorgesehen. Der Heizungshauptkörper 130 ist in dem Innenraum 110a des Heizungsgehäuses 101 angeordnet und erwärmt das strömende Kältemittel. Die Führungshalterung 140 ist in dem Innenraum 110a des Heizungsgehäuses 101 angeordnet und hält den Heizungshauptkörper 130 in dem Innenraum 110a des Gehäuses 101 fest.
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Das Heizungsgehäuse 101 dient als ein Bauteil, das einen Raum bereitstellt, in dem das Kältemittel strömt. Das Heizungsgehäuse 101 ist in einen ersten Innenraum 110a und einen zweiten Innenraum 110b unterteilt. Das Kältemittel wird in den ersten Innenraum 110a eingebracht und darin erwärmt. Das Kältemittel wird aus dem zweiten Innenraum 110b abgegeben. In diesem Fall ist es erwünscht, dass das Heizungsgehäuse 101 durch eine Trennwand 113 in einer Aufwärtsrichtung und Abwärtsrichtung in den ersten Innenraum 110a und den zweiten Innenraum 110b unterteilt ist.
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Das Heizungsgehäuse 101 wird beispielsweise durch die Trennwand 113 in die Innenräume 110a und 110b unterteilt und ist somit oben offen. Dementsprechend weist das Heizungsgehäuse 101 einen Heizungskörper 110 und einen Heizungsabdeckung 120 auf. Der Heizungskörper 110 hat einen ersten Innenraum 110a, der oben offen ist, und einen zweiten Innenraum 110b, der abgedichtet ist. Die Heizungsabdeckung 120 deckt die Oberseite des ersten Innenraums 110a ab und dichtet somit den ersten Innenraum 110a ab.
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In diesem Fall ist der Heizungskörper 110 in Form eines Zylinders ausgebildet, der unten geschlossen und oben offen ist. Daher ist es erwünscht, dass das Gehäuse 101 derart zusammengebaut wird, dass die kreisförmige Heizungsabdeckung 120 die Oberseite des Heizungskörpers 110 abdeckt.
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Das Kältemittel wird in den ersten Innenraum 110a eingebracht und erwärmt, während es darin strömt. Der erste Innenraum 110a ist ein Raum, in dem das erwärmte Kältemittel zu der Wärmetauschereinheit 200 strömt. Eine Einlassöffnung 111, durch die das Kältemittel eingebracht wird, ist in einer Seitenfläche auf der Seite des ersten Innenraums 110a des Heizungskörpers 110 vorgesehen. In der anderen Seitenfläche auf der Seite des ersten Innenraums 110a des Heizungskörpers 110 ist mindestens eine erste Verbindungsöffnung 114 ausgebildet, die mit der Wärmetauschereinheit 200 derart in Verbindung steht, dass das in dem ersten Innenraum 110a erwärmte Kältemittel zur Wärmetauschereinheit 200 strömt.
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In diesem Fall ist die Einlassöffnung 111 derart ausgebildet, dass sie so weit wie möglich nach oben in Richtung der Oberseite des Heizungskörpers 100 angeordnet ist. Daher ist es erwünscht, dass ein Pfad, entlang dessen das durch die Einlassöffnung 111 eingebrachte Kältemittel in den ersten Innenraum 110a strömt, verlängert wird.
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Mehrere erste Verbindungsöffnungen 114 sind derart ausgebildet, dass sie in der Aufwärts-Abwärts-Richtung um einen vorbestimmten Abstand voneinander beabstandet sind. Es ist erwünscht, dass die mehreren ersten Verbindungslöcher 114 derart ausgebildet sind, dass sie in der Aufwärts-Abwärts-Richtung um einen gleichen Abstand voneinander beabstandet sind.
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Der Heizungshauptkörper 130 und die Führungshalterung 140 sind in dem ersten Innenraum 110a in dem Heizungskörper 110 angebracht. Um die Montage des Heizungshauptkörpers 130 und der Führungshalterung 140 zu erleichtern, ist es erwünscht, dass der Heizungshauptkörper 130 und die Führungshalterung 140 zusammen mit der Heizungsabdeckung 120 vorgesehen sind.
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Zum Beispiel ist der Heizungshauptkörper 130 auf einer unteren Fläche der Heizungsabdeckung 120 befestigt und der Heizungshauptkörper 130 ist mit der Führungshalterung 140 befestigt.
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Ein Anschlussmodul 131 zum Anlegen von Strom an den Heizungshauptkörper 130 kann an einer oberen Fläche der Heizungsabdeckung 120 angebracht werden.
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Das in dem ersten Innenraum 110a erwärmte Kältemittel tauscht Wärme mit der Luft aus, die in der Innenraumheizungs-, -lüftungs- und -klimatisierungsvorrichtung (HVAC) strömt, während es die Wärmetauschereinheit 200 passiert. Anschließend wird das Kältemittel durch den zweiten Innenraum 110b geleitet, um aus dem Kondensator 20 abgegeben zu werden.
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Daher ist in einer Seitenfläche auf der Seite des zweiten Innenraums 110b des Heizungskörpers 110 eine Auslassöffnung 112 vorgesehen, durch die das Kältemittel abgegeben wird. Mindestens eine zweite Verbindungsöffnung 115 steht mit der Wärmetauschereinheit 200 derart in Verbindung, dass das Kältemittel nach dem Wärmeaustausch in der Wärmetauschereinheit 200 in den zweiten Innenraum 110b strömt, der in der anderen Seitenfläche auf der Seite des zweiten Innenraums 110b des Heizungskörpers 110 ausgebildet ist. In diesem Fall ist es erwünscht, dass eine Querschnittsfläche der zweiten Verbindungsöffnung 115 und die Anzahl der zweiten Verbindungsöffnungen 115 unter Berücksichtigung einer Menge an strömendem Kältemittel bestimmt werden.
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Es ist zum Beispiel erwünscht, dass eine zweite Verbindungsöffnung 115 gebildet wird und dass die eine zweite Verbindungsöffnung 115 derart ausgebildet ist, dass deren Querschnittsfläche der Summe der jeweiligen Querschnittsflächen der mehreren ersten Verbindungsöffnungen 114 entspricht.
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Daher ist es erwünscht, dass das vom ersten Innenraum 110a zur Wärmetauschereinheit 200 strömende Kältemittel mit einer vorbestimmten Strömungsgeschwindigkeit ohne Änderung der Strömungsmenge zum zweiten Innenraum 110b zurückströmt.
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Es ist erwünscht, dass ein Strömungspfad für das Kältemittel derart verlängert ist, dass das Kältemittel auf ein gewünschtes Temperaturniveau erwärmt wird, während es in dem ersten Innenraum 110a in dem Heizungskörper 110 strömt.
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Zu diesem Zweck kann die in dem Heizungskörper 110 angebrachte Führungshalterung 140 dazu dienen, die Verlängerung des Pfades zu führen, entlang dessen das in den ersten Innenraum 110a in dem Heizungskörper 110 eingeführte Kältemittel strömt.
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Der Heizungshauptkörper 130 dient als ein Bauteil, das das Kältemittel erwärmt. Der Heizungshauptkörper 130 wird durch Anlegen von Strom daran beheizt und erwärmt so das Kältemittel, das um den Heizungshauptkörper 130 strömt. In dem Heizungshauptkörper 130 kann zum Beispiel eine Mantelheizung zum Einsatz kommen.
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Zu diesem Zweck ist der Heizungshauptkörper 130 stabförmig ausgebildet. Mindestens ein Heizungshauptkörper 130 ist in der Aufwärts-Abwärts-Richtung in einem Innenraum in dem Heizungsgehäuse 101 angeordnet, d.h. in dem ersten Innenraum 110a in dem Heizungsgehäuse 110 in einem Zustand, in dem ein oberer Endabschnitt desselben an der unteren Fläche der Heizungsabdeckung 120 befestigt ist.
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Es können zum Beispiel fünf Heizungshauptkörper 130 vorgesehen werden. Von diesen kann ein Heizungshauptkörper 130 in dem Zentrum des ersten Innenraums 110a angeordnet sein, und die anderen vier Heizungshauptkörper 130 können so angeordnet sein, dass sie in gleichem Abstand um einen Umfang eines Kreises angeordnet sind, der einen Mittelpunkt mit dem ersten Innenraum 110a gemeinsam hat.
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Es ist erwünscht, dass die Führungshalterung 140 derart geformt ist, um schraubenförmig um mehrere Heizungshauptkörper 130 gewickelt zu sein, d.h. um die vier Heizungshauptkörper 130, die so angeordnet sind, dass sie in gleichem Abstand um den Umfang des Kreises angeordnet sind. In diesem Fall ist es erwünscht, dass die Führungshalterung 140 schraubenförmig in einer Richtung von oben nach unten geformt ist.
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Das Kältemittel, das in den ersten Innenraum 110a durch die Einlassöffnung 111 an der Oberseite des Heizungskörpers 110 eingebracht wird, wird durch den Heizungshauptkörper 130 erwärmt, während es entlang der Führungshalterung 140 in einer Weise strömt, dass es den Heizungshauptkörper 130 umschlingt.
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In diesem Fall ist es erwünscht, dass eine äußerste Fläche der Führungshalterung 140 nicht mit dem Heizungskörper 110 in Kontakt gebracht wird. Somit strömt das Kältemittel auch in einen Raum zwischen der Führungshalterung 140 und einer Innenfläche des Heizungskörpers 110 und gleichzeitig auch durch die erste Verbindungsöffnung 114, die in dem Heizungskörper 110 ausgebildet ist, zur Wärmetauschereinheit 200.
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In der Führungshalterung 140 kann ein Montageloch 141 ausgebildet sein. Der Heizungshauptkörper 130 wird in das Montageloch 141 eingesetzt und wird so darin festgehalten. Das Montageloch 141 kann beispielsweise kreisförmig ausgebildet sein, so dass der Heizungshauptkörper 130 hindurchpasst, und es kann halbkreisförmig ausgebildet sein, so dass nur ein Teil des Heizungshauptkörpers 130 hindurchpasst.
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Die mehreren Heizungshauptkörper 130 werden in die entsprechenden Montagelöcher 141 eingesetzt und somit darin gehalten. Obwohl die Führungshalterung 140 nicht an der unteren Fläche der Heizungsabdeckung 120 befestigt ist, kann die Führungshalterung 140 daher in dem ersten Innenraum 110a in einem festen Zustand befestigt werden. Es ist jedoch erwünscht, dass der obere Endabschnitt der Führungshalterung 140 an der unteren Fläche der Heizungsabdeckung 120 befestigt ist, was zu einem festeren Halt in dem ersten Innenraum 110a führt.
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Eine Struktur, die den Strömungspfad des in den ersten Innenraum 110a des Heizungskörpers 110 eingebrachten Kältemittels lenkt, kann zur Realisierung unterschiedlich verändert werden.
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6 ist beispielsweise eine perspektivische Ansicht, die einen Fahrzeugkondensator 20a gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
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Anders als bei der ersten Ausführungsform, bei der der Pfad, entlang dem das Kältemittel strömt, durch die Führungshalterung 140 geführt wird, wird bei der zweiten Ausführungsform der Pfad, entlang dem das Kältemittel strömt, durch eine Form des Heizungshauptkörpers 130a geführt.
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Wie in 6 dargestellt, ist der Heizungshauptkörper 130a schraubenförmig ausgebildet und in der Aufwärts-Abwärts-Richtung in einem Innenraum in dem Heizungsgehäuse 101 angeordnet, d.h. in dem ersten Innenraum 110a in dem Heizungsgehäuse 110.
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Daher wird das Kältemittel, das durch die Einlassöffnung 111, die an der oberen Seite des Heizungskörpers 110 vorgesehen ist, in den ersten Innenraum 110a eingebracht wird, durch den Heizungshauptkörper 130a erwärmt, während es entlang des Heizungshauptkörpers 130a in einer Weise strömt, die die Schraubenform bildet.
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Es ist erwünscht, dass eine Führungshalterung 140a in Form eines rechteckigen Rahmens ausgebildet ist, die den Heizungshauptkörper 130a fixiert, indem diese den Heizungshauptkörper 130a von außen umschließt. In diesem Fall ist es erwünscht, dass das halbrund geformte Montageloch 141, in das der Heizungshauptkörper 130a zur Befestigung eingesetzt wird, in einer inneren Umfangsfläche der Führungshalterung 140a ausgebildet ist.
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Die Wärmetauschereinheit 200 dient als ein in die Heizeinheit 100 integriertes Bauteil, das bewirkt, dass das in der Heizeinheit 100 erwärmte Kältemittel mit der die Heizeinheit 100 umströmenden Luft, d. h. mit der in der Innenraumheizungs-, -lüftungs- und -klimatisierungsvorrichtung (HVAC) strömenden Luft, Wärme austauscht. Die Wärmetauschereinheit 200 kann so gestaltet sein, um eine ähnliche Struktur wie ein Innenraumkondensator aufzuweisen, der in einem Wärmepumpensystem für ein allgemeines Fahrzeug Anwendung findet.
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Die Wärmetauschereinheit 200 weist beispielsweise mehrere Strömungsrohre 210 und einen Tank 220 auf. Eine Seite jedes der mehreren Strömungsrohre 210 ist integral mit der Heizeinheit 100 verbunden. So tauscht das in der Heizeinheit 100 erwärmte Kältemittel, während es entlang der einzelnen Strömungsrohre 210 strömt, Wärme mit der Luft aus, die in der Innenraumheizungs-, -lüftungs- und - klimatisierungsvorrichtung (HVAC) strömt. Der Tank 220 ist integral mit der anderen Seite jeder der mehreren Strömungsrohre 210 verbunden. So sammelt sich das Kältemittel nach dem Wärmeaustausch in den mehreren Strömungsrohren 210 in dem Tank 220.
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Die Wärmetauschereinheit 200 kann ferner ein Rücklaufrohr 230 aufweisen. Entlang des Rücklaufrohrs 230 strömt das in dem Tank 220 gesammelte Kältemittel zu der Heizeinheit 100, um nach dem Durchströmen der Heizeinheit 100 abgegeben zu werden.
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Mehrere der Strömungsrohre 210 sind vorgesehen. Jedes der mehreren Strömungsrohre 210 ist mit dem ersten Innenraum 110a in dem Heizungskörper 110 verbunden. Dann wird das Kältemittel, das erwärmt wird, während es in dem ersten Innenraum 110a strömt, in die mehreren Strömungsrohre 210 eingebracht und strömt darin.
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An dieser Stelle ist es erwünscht, dass die mehreren Strömungsrohre 210 so angeordnet sind, dass sie in einem seitlichen Abschnitt des Heizungskörpers 110, genauer gesagt in einer seitlichen Fläche auf der Seite des ersten Innenraums 110a des Heizkörpers 110, in der Aufwärts-Abwärts-Richtung um einen Abstand voneinander beabstandet sind. Dann wird eine Wärmesenkenrippe 211 in einem Raum zwischen den zueinander benachbarten Strömungsrohren 210 angeordnet. Die Wärmesenkenrippe 211 erhöht die Wärmeaustauscheffizienz des Kältemittels, indem sie als Erweiterung einer Oberfläche des Strömungsrohrs 210 dient.
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In diesem Fall kann die Form der Wärmesenkenrippe 211 unterschiedlich gestaltet sein. Beispielsweise wird die Wärmesenkenrippe 211 in Form einer gewellten Platte oder einer gefalteten Platte hergestellt. Die Wärmesenkenrippe 211 kann in dieser Form so angeordnet sein, um mit einer Außenfläche des Strömungsrohrs 210 in Kontakt gebracht zu werden. Alternativ dazu kann die Wärmesenkenrippe 211 in dieser Form integral mit dem Strömungsrohr 210 ausgebildet sein. Dadurch kann die Oberfläche des Strömungsrohrs 210 vergrößert werden.
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Der Tank 220 dient als ein Bauteil, das integral mit der anderen Seite jeder der mehreren Strömungsrohre 210 verbunden ist und einen Raum bildet, in dem sich das Kältemittel sammelt. Für die Anwendung kann der Tank 220 in Form und Fassungsvermögen innerhalb eines Bereichs, der keinen Einfluss auf die Menge des strömenden Kältemittels hat, stark variieren.
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Darüber hinaus dient das Rücklaufrohr 230 als ein Bauteil, entlang dessen das in dem Tank 220 gesammelte Kältemittel zum Heizungsgehäuse 101 der Heizeinheit 100 und insbesondere zum zweiten Innenraum 110b in dem Heizungskörper 110 strömt, um durch die Auslassöffnung 112 nach außen aus dem Kondensator 20 abgegeben zu werden.
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Für die Anwendung kann das Rücklaufrohr 230 in Form und Anzahl in einem Bereich variieren, der keinen Einfluss auf die Menge des strömenden Kältemittels hat.
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Beispielsweise ist ein Rücklaufrohr 230 so vorgesehen, um der Anzahl der zweiten Verbindungsöffnung 115 zu entsprechen, die in dem zweiten Innenraum 110b in dem Heizungskörper 110 ausgebildet sind. In diesem Fall ist es erwünscht, dass das eine Rücklaufrohr 230 so ausgebildet ist, dass eine Querschnittsfläche desselben der Summe der Querschnittsflächen der mehreren Strömungsrohre 210 entspricht.
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Ein Betriebszustand des Fahrzeugkondensators gemäß der zweiten Ausführungsform, der wie oben beschrieben konfiguriert ist, wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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Wie in 4 dargestellt, wird das durch die Einlassöffnung 111 in den ersten Innenraum 110a des Heizungskörpers 110 eingeleitete Kältemittel durch die Struktur der Führungshalterung 140 veranlasst, in einer Weise zu strömen, die den Heizungshauptkörper 130 schraubenförmig umschließt. Während das Kältemittel auf diese Weise strömt, wird es durch den Heizungshauptkörper 130 erwärmt.
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Das Kältemittel, das erwärmt wird, während es in dem ersten Innenraum 110a strömt, strömt durch die mehreren ersten Verbindungsöffnungen 114 zu den mehreren Strömungsrohren 210.
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Während es zu der Außenseite des Strömungsrohrs 210 strömt, d. h. während es in der Innenraumheizungs-, -lüftungs- und -klimatisierungsvorrichtung strömt, tauscht das in die mehreren Strömungsrohre 210 eingeführte Kältemittel Wärme mit der in das Fahrzeug eingeführten Luft aus, verliert Wärme und wird dadurch gekühlt. An diesem Punkt wird die Effizienz des Wärmeaustauschs durch die Wärmesenkenrippe 211 verbessert, die als Erweiterung der Oberfläche des Strömungsrohrs 210 dient.
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Nachdem Wärme ausgetauscht wurde, während es entlang der mehreren Strömungsrohre 210 strömte, sammelt sich das Kältemittel in dem Tank 220. Das in dem Tank 220 gesammelte Kältemittel strömt durch das Rücklaufrohr 230 in den zweiten Innenraum 110b in dem Heizungskörper 110.
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Anschließend strömt das Kältemittel durch die in dem zweiten Innenraum 110b vorgesehene Auslassöffnung 112 zur Außenseite des Kondensators 20, d. h. zu einem anderen Bauteil, das das Wärmepumpensystem bildet.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ausführungsformen beschränkt, die oben unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben sind, und ihr Umfang wird durch die folgenden Ansprüche definiert. Daher ist es für eine Person mit gewöhnlichem Fachwissen auf dem Gebiet der Technik offensichtlich, dass verschiedene Modifikationen und Änderungen an der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der technischen Idee der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
