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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Anordnung und einen Aufbau eines ersten Wärmetauschers (eines Kondensators)
für ein
luftkühlendes Kältemittel,
das in einem Kühlkreis
eines mit einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor versehenen
Hybridfahrzeug zirkuliert; eines Kühlers (eines ersten Kühlers) für luftkühlendes
Kühlwasser
(ein erstes Kühlwasser),
um den Verbrennungsmotor zu kühlen;
und eines Kühlers
(eines zweiten Kühlers)
für luftkühlendes
Kühlwasser
(ein zweites Kühlwasser), um
elektrische Bauteile in Zusammenhang mit dem Elektromotor zu kühlen.
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Herkömmlicher Weise sind hinsichtlich
der in einem Hybridfahrzeug vorgesehenen luftgekühlten Wärmetauschvorrichtung, in welcher
das in dem ersten Wärmetauscher
(dem Kondensator) zirkulierende Kältemittel, das in dem ersten
Kühler
zirkulierende erste Kühlwasser
und das in dem zweiten Kühler
zirkulierende zweite Kühlwasser
gleichzeitig luftgekühlt werden,
der erste Wärmetauscher,
der erste Kühler und
der zweite Kühler
in der Luftströmungsrichtung hintereinander
angeordnet, um so den Aufbau der Vorrichtung zu vereinfachen. Zum
Beispiel ist diese luftgekühlte
Wärmetauschvorrichtung
in dem Amtsblatt der
JP-A-2002-187435 offenbart.
Ferner wird in der luftgekühlten
Wärmetauschvorrichtung,
in welcher der erste Wärmetauscher,
der erste Kühler
und der zweite Kühler
in der Luftströmungsrichtung
hintereinander angeordnet sind, eine Drehzahl des luftkühlenden
Lüfters
entsprechend der Temperatur der elektrischen Bauteile in Zusammenhang
mit dem Elektromotor gesteuert. Zum Beispiel ist diese luftgekühlte Wärmetauschvorrichtung
in dem Amtsblatt der
JP-A-2002-223505 offenbart.
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In letzter Zeit besteht Bedarf zum
Verkleinern eines Raums, in welchem Bauteile angeordnet sind. Deshalb
wurde, wie in den Amtblättern
von
JP-A-2002-187435 und
JP-A-2002-223505 offenbart,
die folgende luftgekühlte
Wärmetausch vorrichtung
untersucht. Die drei Komponenten des ersten Kühlers, des zweiten Kühlers und
des ersten Wärmetauschers
sind nicht in der Luftströmungsrichtung hintereinander
angeordnet, sondern der erste und der zweite Kühler sind in einen integrierten
Kühler
integriert, und die zwei Komponenten des ersten Wärmetauschers
und des integrierten Kühlers
sind in der Luftströmungsrichtung
hintereinander angeordnet.
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In diesem Fall darf die Temperatur
des ersten Kühlwassers
zum Kühlen
des Verbrennungsmotors 110°C
betragen. Deshalb kann das erste Kühlwasser zum Kühlen des
Verbrennungsmotors durch Luft, an welche Wärme von dem Kältemittel
in dem Außenwärmetauscher
abgestrahlt worden ist, ausreichend luftgekühlt werden. Jedoch muss die
Temperatur des zweiten Kühlwassers
zum Kühlen
der elektrischen Bauteile in Zusammenhang mit dem Elektromotor auf einem
Wert nicht höher
als 65°C
gehalten werden, sodass die elektrischen Bauteile von Hitze geschützt werden
können.
Demgemäß besteht
eine Möglichkeit,
dass das zweite Kühlwasser
durch Luft, zu welcher Wärme
von dem Kältemittel
in dem ersten Wärmetauscher
bewegt worden ist, nicht auf eine Temperatur nicht höher als
65°C luftgekühlt werden
kann.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine luftgekühlte
Wärmetauschvorrichtung, welche
für ein
Hybridfahrzeug benutzt wird, mit einem ersten Wärmetauscher (einem Kondensator), einem
ersten Kühler
und einem zweiten Kühler
vorzusehen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass, selbst wenn der
erste und der zweite Kühler
in einen Körper
integriert sind, um so einen Raum, in welchem die Komponenten angeordnet
sind, zu reduzieren, das zweite Kühlwasser durch den zweiten
Kühler
auf eine Temperatur nicht höher
als 65°C
luftgekühlt
werden kann.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden
Erfindung wird in einem für
ein Hybridfahrzeug benutzten luftgekühlten Wärmetauscher mit einem ersten Wärmetauscher
zum Luftkühlen
eines Kältemittels und
auch mit einem integrierten Kühler
mit einem ersten Kühler,
welcher in der Luftströmungsrichtung
in Reihe mit dem ersten Wärmetauscher
auf der stromabwärtigen
Seite angeordnet ist, zum Luftkühlen
eines ersten Kühlwassers
und auch mit einem zweiten Kühler,
welcher parallel zu dem ersten Kühler
auf einer Seite des ersten Kühlers
in der vertikalen Richtung angeordnet ist, zum Luftkühlen eines
zweiten Kühlwassers,
wenn die Temperatur der in den zweiten Kühler strömenden Luft niedriger als die
Temperatur der in den ersten Kühler
strömenden
Luft gemacht wird, die Temperatur der Luft für eine Luftkühlung des
zweiten Kühlwassers
niedriger als die Temperatur der Luft zur Luftkühlung des ersten Kühlwassers.
Deshalb kann, selbst wenn der erste und der zweite Kühler in
einen Körper
integriert sind, um so einen Raum, in welchem die Komponenten angeordnet
sind, zu reduzieren, das zweite Kühlwasser durch den zweiten
Kühler
auf eine Temperatur nicht höher als
65°C luftgekühlt werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der
vorliegenden Erfindung wird in einem für ein Hybridfahrzeug benutzten
luftgekühlten
Wärmetauscher
mit einem ersten Wärmetauscher
zum Luftkühlen
eines Kältemittels
und auch mit einem integrierten Kühler mit einem ersten Kühler, welcher
in der Luftströmungsrichtung
in Reihe mit dem ersten Wärmetauscher
auf der stromabwärtigen
Seite angeordnet ist, zum Luftkühlen
eines ersten Kühlwassers
und auch mit einem zweiten Kühler,
welcher ' parallel
zu dem ersten Kühler
auf einer Seite des ersten Kühlers
in der vertikalen Richtung angeordnet ist, zum Luftkühlen eines
zweiten Kühlwassers,
wenn eine Strömungsgeschwindigkeit
der in den zweiten Kühler strömenden Luft
höher als
jene der in den ersten Kühler
strömenden
Luft gemacht ist, die Strömungsgeschwindigkeit
der Luft zum Luftkühlen
des zweiten Kühlwassers
größer als
jene der Luft zum Luftkühlen des
ersten Kühlwassers.
Deshalb kann der gleiche Effekt wie jener des zuvor beschriebenen
Ausführungsbeispiels
vorgesehen werden.
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In einem noch weiteren Aspekt der
vorliegenden Erfindung ist der erste Wärmetauscher in einer solchen
Weise angeordnet, dass der erste Wärmetauscher nur der stromaufwärtigen Seite
des ersten Kühlers
in der Luftströmungsrichtung
gegenüber liegt.
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Aufgrund dessen kann die Luft, an
welche keine Wärme
von dem Kältemittel
in dem ersten Wärmetauscher
abgestrahlt wird, in den zweiten Kühler geleitet werden. Deshalb
wird die Temperatur der Luft zum Luftkühlen des zweiten Kühlwassers
niedriger als die Temperatur der Luft zum Luftkühlen des ersten Kühlwassers.
Ferner sind an der stromaufwärtigen
Seite des zweiten Kühlers
keine Hindernisse angeordnet und der Luftwiderstand ist niedrig.
Deshalb wird die Strömungsgeschwindigkeit
der Luft zum Luftkühlen
des zweiten Kühlwassers
größer als
jene der Luft zum Luftkühlen
des ersten Kühlwassers. Demgemäß kann die
gleiche Wirkung wie die zuvor beschriebene vorgesehen werden.
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Gemäß einem noch weiteren Aspekt
der vorliegenden Erfindung strömt
ein Kältemittel
im ersten Wärmetauscher
nur in einem der stromaufwärtigen Seite
des ersten Kühlers
in der Luftströmungsrichtung
gegenüber
liegenden Abschnitt.
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Deshalb wird die in den zweiten Kühler strömende Luft
durch die von dem im ersten Wärmetauscher
strömenden
Kältemittel
abgestrahlte Wärme nicht
beeinflusst. Demgemäß wird die
Temperatur der Luft zum Luftkühlen
des zweiten Kühlwassers niedriger
als die Temperatur der Luft zum Luftkühlen des ersten Kühlwassers.
Aufgrund dessen kann der gleich Effekt wie der zuvor beschriebene
vorgesehen werden.
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Gemäß einem noch weiteren Aspekt
der vorliegenden Erfindung ist ein Luftwiderstand in einem der stromaufwärtigen Seite
des ersten Kühlers
in der Luftströmungsrichtung
gegenüber
liegenden Abschnitt des ersten Wärmetauschers
höher als
ein Luftwiderstand in einem der stromaufwärtigen Seite des zweiten Kühlers in
der Luftströmungsrichtung
gegenüber
liegenden Abschnitt des ersten Wärmetauschers
gemacht.
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Aufgrund dessen wird die Strömungsgeschwindigkeit
der in den zweiten Kühler
strömenden Luft
größer als
jene der in den ersten Kühler
strömenden
Luft. Demgemäß wird die
Strömungsgeschwindigkeit
der Luft zum Luftkühlen
des zweiten Kühlwassers
größer als
jene der Luft zum Luftkühlen
des ersten Kühlwassers.
Aufgrund dessen kann der gleiche Effekt wie der zuvor beschriebene
vorgesehen werden.
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Gemäß einem noch weiteren Aspekt
der vorliegenden Erfindung ist die Ausgabeseite des Kältemittels
des ersten Wärmetauschers
so angeordnet, dass sie der stromaufwärtigen Seite des zweiten Kühlers in
der Luftströmungsrichtung
gegenüber liegt.
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Aufgrund dessen wird der in den zweiten Kühler strömenden Luft
eine kleinere Wärmemenge von
dem Kältemittel
in dem ersten Wärmetauscher abgegeben.
Deshalb wird die Temperatur der Luft zum Luftkühlen des zweiten Kühlwassers niedriger als
die Temperatur der Luft zum Luftkühlen des ersten Kühlwassers.
Aufgrund dessen kann die gleiche Wirkung wie die zuvor beschriebene
vorgesehen werden.
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Gemäß einem noch weiteren Aspekt
der vorliegenden Erfindung ist der Unterkühlungsabschnitt zum Unterkühlen des
Kältemittels
in dem ersten Wärmetauscher
so angeordnet, dass er der stromaufwärtigen Seite des zweiten Kühlers in
der Luftströmungsrichtung
gegenüber
liegt.
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Aufgrund dessen wird der in den zweiten Kühler strömenden Luft
eine kleinere Wärmemenge von
dem Kältemittel
in dem ersten Wärmetauscher abgegeben.
Deshalb wird die Temperatur der Luft zum Luftkühlen des zweiten Kühlwassers
niedriger als die Temperatur der Luft zum Luftkühlen des ersten Kühlwassers.
Aufgrund dessen kann der gleiche Effekt wie der zuvor beschriebene
vorgesehen werden.
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Die vorliegende Erfindung kann aus
der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
der Erfindung zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen besser verstanden
werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In den Zeichnungen:
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1 ist
eine Konstruktionsdarstellung einer Gesamtanordnung der luftgekühlten Wärmetauschvorrichtung,
des Kühlkreises,
des ersten Kühlwasserkreises
und des zweiten Kühlwasserkreises
des ersten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
eine Konstruktionsdarstellung einer luftgekühlten Wärmetauschvorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung;
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3 ist
ein Diagramm eines Übergangs
der Kältemitteltemperatur
in der Kältemittelströmungsrichtung
in dem ersten Wärmetauscher
der luftgekühlten
Wärmetauschvorrichtung
des zweiten Ausführungsbeispiels;
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4A und 4B sind schematische Darstellungen,
die jeweils Strömungen
des Kältemittels
in den ersten Wärmetauschern
der luftgekühlten
Wärmetauschvorrichtung
des zweiten bzw. des dritten Ausführungsbeispiels zeigen;
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5 ist
eine Konstruktionsdarstellung einer luftgekühlten Wärmetauschvorrichtung des dritten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung; und
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6 ist
eine Konstruktionsdarstellung einer luftgekühlten Wärmetauschvorrichtung des vierten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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(Erstes Ausführungsbeispiel)
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Bezug nehmend auf 1 wird nachfolgend der Aufbau des ersten
Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung erläutert.
Die luftgekühlte
Wärmetauschvorrichtung 2 des
ersten Ausführungsbeispiels
ist im vorderen Teil des Motorraums 11 des Hybridfahrzeugs 1 mit
dem Verbrennungsmotor 81 und dem in der Zeichnung nicht
dargestellten Elektromotor angeordnet. Vor der luftgekühlten Wärmetauschvorrichtung 2 ist
der Kühlergrill 12 zum
Leiten eines Luftstroms in den Motorraum 11 an einer Position
an der Oberseite des vorderen Stoßfängers 13 an der Unterseite
am vorderen Ende der Motorhaube 14 angeordnet.
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Die luftgekühlte Wärmetauschvorrichtung 2 enthält: einen
ersten Wärmetauscher
(einen Kondensator) 4 zum Kühlen des in dem Kühlkreis 3 zirkulierenden
Kältemittels;
einen integrierten Kühler 7 mit einem
ersten Kühler 5 zum
Luftkühlen
des ersten Kühlwassers
zum Kühlen
des Verbrennungsmotors 81, der in Reihe zu dem ersten Wärmetauscher 4 auf der
stromabwärtigen
Seite des ersten Wärmetauschers 4 in
der Luftströmungsrichtung
angeordnet ist, und auch mit einem zweiten Kühler 6 zum Luftkühlen des
zweiten Kühlwassers
zum Kühlen
der elektrischen Bauteile 91 in Zusammenhang mit dem Elektromotor
(welche nachfolgend als zugehörige
elektrische Bauteile bezeichnet werden), der parallel zu dem ersten
Kühler 5 auf
der Unterseite des ersten Kühlers 5 in
der vertikalen Richtung angeordnet ist; und einen luftkühlenden
Lüfter 21 zum
Leiten von Luft durch den Kühlergrill 12,
der in Reihe zu dem integrierten Kühler 7 auf der stromabwärtigen Seite
in der Luftströmungsrichtung
angeordnet ist.
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Die zugehörigen elektrischen Bauteile 91 sind
ein Elektromotor-Wechselrichter (nicht dargestellt), der einen elektrischen
Gleichstrom der Hauptbatterie, die an einem Fahrzeug montiert ist,
in einen vorgegebenen Wechselstrom in drei Phasen umwandelt und
auch diesen Wechselstrom in drei Phasen entsprechend einem von der
Motorsteuereinheit (ECU, nicht dargestellt) gegebenen Befehl umwandelt
und den umgewandelten elektrischen Strom in den Elektromotor ausgibt,
um so die Drehzahl des Elektromotors zu steuern; ein DC/DC-Wandler
(nicht dargestellt), der einen elektrischen Gleichstrom der Hauptbatterie,
welche an dem Fahrzeug montiert ist, in einen vorgegebenen elektrischen
Gleichstrom umwandelt und den so umgewandelten elektrischen Gleichstrom
in die Zusatzgerätebatterie
(nicht dargestellt) zum Antreiben der Zusatzgeräte, die an dem Hybridfahrzeug 1 montiert
sind, ausgibt, um so diese Zusatzgerätebatterie elektrisch aufzuladen;
und ein Klimaanlagen-Wechselrichter
(auch nicht dargestellt), der den elektrischen Gleichstrom der Zusatzgerätebatterie
in einen vorgegebenen elektrischen Wechselstrom in drei Phasen umwandelt
und ferner diesen elektrischen Wechselstrom in drei Phasen entsprechend
einem Befehl der ECU umwandelt und den umgewandelten elektrischen
Strom in den nicht dargestellten Antriebsmotor zum Antreiben des
Kältemittelkompressors 31 ausgibt,
um so die Drehzahl des Kältemittelkompressors 31 zu
steuern.
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Der erste Wärmetauscher 4 ist
nur auf der stromaufwärtigen
Seite des ersten Kühlers 5 in
der Luftströmungsrichtung
angeordnet. Ein auf der Unterseite des ersten Wärmetauschers 4, d.h.
einer stromaufwärtigen
Seite des zweiten Kühlers 6 in
der Luftströmungsrichtung
gebildeter Raum ist in einen Nebenkanal 22 zum direkten
Leiten der Luft, welche durch den Kühlergrill 12 eingeleitet
worden ist, in den zweiten Kühler 6 ausgebildet.
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Der Kühlkreis 3 mit dem
ersten Wärmetauscher
(dem Kondensator) 4 enthält: einen Kältemittelkompressor 31 zum
Komprimieren eines Kältemittelgases
in ein Kältemittelgas
einer höheren
Temperatur und eines höheren
Drucks; ein Kältemittelexpansionsventil 32 zum
Ausdehnen einer Kältemittelflüssigkeit,
welche verflüssigt
worden ist, wenn sie durch den ersten Wärmetauscher 4 luftgekühlt wird; und
einen zweiten Wärmetauscher
(einen Kältemittelverdampfapparat) 33 zum
Kühlen
und Entfeuchten von Luft, welche in die Fahrgastzelle des Hybridfahrzeugs 1 eingeleitet worden
ist, durch Abziehen der Verdampfungswärme der Kältemittelflüssigkeit aus der Luft. Diese
Komponenten sind miteinander durch das Kältemittelrohr 34 verbunden,
sodass das Kältemittel
in der Reihenfolge des Kältemittelkompressors 31,
des ersten Wärmetauschers 4,
des Kältemittelexpansionsventils 32 und
des zweiten Wärmetauschers (Kältemittelverdampfapparat) 33 strömen kann.
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Der erste Kühler 5 bildet zusammen
mit dem Verbrennungsmotor 81 und der ersten Kühlwasserpumpe 82 zum
Zirkulieren des ersten Kühlwassers einen
ersten Kühlwasserkreis 8.
Diese Komponenten sind miteinander durch das erste Kühlwasserrohr 83 verbunden,
sodass das erste Kühlwasser
in der Reihenfolge der ersten Kühlwasserpumpe 82,
des Verbrennungsmotors 81 und des ersten Kühlwassers 5 strömen kann.
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Der zweite Kühler 6 bildet zusammen
mit den zugehörigen
elektrischen Bauteilen 91 und der zweiten Kühlwasserpumpe 92 zum
Zirkulieren des zweiten Kühlwassers
den zweiten Kühlwasserkreis 9. Diese
Komponenten sind miteinander durch das zweite Kühlwasserrohr 93 verbunden,
sodass das Kühlwasser
in der Reihenfolge der zweiten Kühlwasserpumpe 92,
der zugehörigen
elektrischen Bauteile 91 und des zweiten Kühlers 6 strömen kann.
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In dem Kühlkreis 3 wird das
aus dem Kältemittelkompressor 31 ausgegebene
Kältemittelgas hoher
Temperatur und hohen Drucks in dem ersten Wärmetauscher 4 durch
die durch den luftkühlenden Lüfter 21 durch
den Kühlergrill 12 eingeleitete
Luft (nachfolgend als Kühlluftwind
bezeichnet) in dem ersten Wärmetauscher 4 gekühlt und
verflüssigt.
Das flüssige
Kältemittel
wird durch das Kältemittelexpansionsventil
ausgedehnt und zerstäubt.
Das so ausgedehnte Kältemittel
kühlt und
entfeuchtet die in die Fahrgastzelle einzuleitende Luft und verdampft.
Das so verdampfte Kältemittel
wird durch den Kältemittelkompressor 31 wieder
auf eine hohe Temperatur bei einem hohen Druck komprimiert. Auf
diese Weise wird der Kühlkreislauf
wiederholt.
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In dem ersten Kühlwasserkreis wird das aus der
ersten Kühlwasserpumpe 82 ausgegebene
erste Kühlwasser
zu dem Verbrennungsmotor 81 geschickt und kühlt ihn.
Danach wird das erste Kühlwasser
zu dem ersten Kühler 5 geschickt
und durch einen Kühlwind,
der durch den ersten Wärmetauscher 4 gelaufen
ist, gekühlt
und durch die erste Kühlwasserpumpe 82 wieder
ausgegeben.
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In dem zweiten Kühlwasserkreis 9 wird
das aus der zweiten Kühlwasserpumpe 92 ausgegebene zweite
Kühlwasser
zu den zugehörigen
elektrischen Bauteilen 91 geschickt und kühlt sie.
Danach wird das zweite Kühlwasser
zu dem zweiten Kühler 6 geschickt,
durch einen Kühlwind,
der durch den Nebenkreis 22 gelaufen ist, gekühlt und
wieder aus der zweiten Kühlwasserpumpe 92 ausgegeben.
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In diesem Fall empfängt ein
Teil des Kühlwindes
von dem Kältemittelgas
hoher Temperatur und hohen Drucks, das in dem ersten Wärmetauscher 4 strömt, abgestrahlte
Wärme und
die Temperatur des Teils des Kühlwindes
wird höher.
Danach wird der Teil des Kühlwindes
zu dem ersten Kühler 5 geleitet,
um so das erste Kühlwasser
luftzukühlen.
Daher kann dieser Teil des Kühlwindes
ausreichend für
eine Luftkühlung
verwendet werden, deren obere Grenztemperatur 110°C beträgt. Deshalb
kann ein Anstieg der Temperatur des Verbrennungsmotors 81 verhindert werden
und der Verbrennungsmotor 81 kann richtig betrieben werden.
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Andererseits läuft der restliche Teil des
Kühlwindes
durch den Nebenkanal 22 und strömt in den zweiten Kühler 6 und
kühlt das
zweite Kühlwasser ohne
Aufnehmen von von dem Kältemittelgas
hoher Temperatur und hohen Drucks in dem ersten Wärmetauscher 4 abgestrahlter
Wärme.
Demgemäß kann dieser
restliche Teil des Kühlwindes
ausreichend zum Luftkühlen
benutzt werden, dessen obere Grenztemperatur 65°C beträgt. Deshalb kann ein Anstieg
der Temperatur der zugehörigen
elektrischen Bauteile 91 verhindert werden und die Leistungsfähigkeit
der zugehörigen
elektrischen Bauteile 91 kann sicher aufrecht erhalten
werden.
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In einem für ein Hybridfahrzeug 1 verwendeten
luftgekühlten
Wärmetauscher 2 mit
einem ersten Wärmetauscher 4 zum
Luftkühlen
des in dem Kühlkreis 3 zirkulierenden
Kältemittels
und auch mit einem integrierten Kühler 7 mit einem ersten
Kühler 5, der
in Reihe zu dem ersten Wärmetauscher 4 auf
der stromabwärtigen
Seite in der Luftströmungsrichtung der
Kühlluft
angeordnet ist, zum Luftkühlen
eines ersten Kühlwassers
und auch mit einem zweiten Kühler 6,
welcher parallel zu dem ersten Kühler 5 auf
einer Seite des ersten Kühlers 5 in
der vertikalen Richtung angeordnet ist, zum Luftkühlen eines
zweiten Kühlwassers
zum Kühlen zugehöriger elektrischer
Bauteile 91, strömt,
wenn der erste Wärmetauscher 4 in der
Strömungsrichtung
des Kühlwindes
nur auf der stromaufwärtigen
Seite des ersten Kühlers 5 angeordnet
ist, ein Kühlwind,
der keine Wärme
von dem Kältemittel
in dem ersten Wärmetauscher 4 empfängt, in
den zweiten Kühler 6.
Deshalb kann die Temperatur des in den zweiten Kühler 6 strömenden Kühlwindes
niedriger als die Temperatur des in dem ersten Kühler 5 strömenden Kühlwindes
gemacht werden. Ferner ist kein erster Wärmetauscher 4 auf der
stromaufwärtigen
Seite des zweiten Kühlers 6 angeordnet
und der Luftwiderstand ist gering. Deshalb wird die Strömungsgeschwindigkeit
des in den zweiten Kühler 6 strömenden Kühlwindes
größer als
jene des in den ersten Kühler 5 strömenden Kühlwindes. Aufgrund
dessen ist es für
den zweiten Kühler 6 möglich, das
zweite Kühlwasser
auf eine Temperatur nicht höher
als 65°C
luftzukühlen,
selbst wenn der erste Kühler 5 und
der zweite Kühler 6 in
einem Körper
integriert sind, um so den Raum, in welchem die Komponenten angeordnet
sind, zu reduzieren.
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(Zweites Ausführungsbeispiel)
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Im zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung ist der erste Wärmetauscher
(der Kondensator) 4 auf der stromaufwärtigen Seite der Kühlluftströmungsrichtung
sowohl des ersten Kühlers 5 als
auch des zweiten Kühlers 6 angeordnet, wie
in 2 dargestellt.
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Wie in 4A dargestellt,
enthält
der erste Wärmetauscher 4 einen
Kernabschnitt 41 zum Wärmeaustausch
mit einem Kühlwind;
und Behälterabschnitte 42A, 42B zum
Verteilen und Sammeln eines Kältemittels,
die an beiden Enden des Kernabschnitts 41 angeordnet sind.
Der Kernabschnitt 41 ist in der vertikalen Richtung des
ersten Wärmetauschers 4 in
zwei Teile geteilt. Der obere Teil des Kernabschnitts 41 liegt
dem ersten Kühler 5 gegenüber und
ist aus einem Kältemittelgas-Kühlabschnitt 43 aufgebaut,
in welchem freie Wärme
aus dem Kältemittelgas
entfernt wird. Der untere Teil des Kernabschnitts 41 liegt
dem zweiten Kühler 6 gegenüber und bildet
einen Kältemittelkondensationsabschnitt 44,
in welchem gebundene Wärme
aus dem Kältemittelgas genommen
wird, sodass das Kältemittelgas
kondensiert und verflüssigt
werden kann. Der Einlass 45 des Kältemittelgases ist in einem
oberen Abschnitt des Behälters 42A angeordnet,
und der Auslass 46 der Kältemittelflüssigkeit, welche erzeugt worden
ist, wenn das Kältemittelgas
in dem Kernabschnitt 41 kondensiert und verflüssigt wird,
ist in einem unteren Abschnitt des Behälters 42B angeordnet.
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Das Kältemittelgas, dessen Temperatur
und Druck durch den Kältemittelkompressor 31 erhöht worden
sind, gelangt aus dem Einlass 45 in den Behälter 42A und
wird in den Kältemittelgas-Kühlabschnitt 43 bildende
Rohre (nicht dargestellt) verteilt und durch den Kühlwind gekühlt. Das
Kältemittelgas wird
einmal zu einem oberen Abschnitt des Behälters 42B gesammelt
und dann in die den Kältemittelgas-Kühlabschnitt 43 bildende
Rohre verteilt und durch den Kühlwind
gekühlt.
Zwischenzeitlich wird, wie durch die Punkte A und B in 3 und 4A dargestellt, das Kältemittelgas auf die Kondensationstemperatur
des Kältemittels
gekühlt
und ein Teil des Kältemittels
wird kondensiert und verflüssigt
und in Kältemittelflüssigkeit
verändert.
Das so verflüssigte
Kältemittel
wird in den Zwischenabschnitt des Behälters 42A gesammelt.
Danach wird das das Kältemittel
in der Gasphase und in der Flüssigphase
enthaltende Zweiphasen-Kältemittel
in einen unteren Abschnitt des Behälters 42A geleitet
und zu den den Kältemittelkondensationsabschnitt 44 bildenden
Rohren (nicht dargestellt) verteilt und durch den Kühlwind gekühlt, sodass
das Zweiphasen-Kältemittel
im Wesentlichen vollständig
in eine Kältemittelflüssigkeit gemacht
werden kann. Dann wird die Kältemittelflüssigkeit
zu einem unteren Abschnitt des Behälters 42B gesammelt
und aus dem Auslass 46 zu dem Kältemittelexpansionsventil 32 geleitet.
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Der Kühlwind, welcher durch den Kältemittelgas-Kühlabschnitt 43 gelaufen
ist, wird zu dem ersten Kühler 5 geleitet
und kühlt
das erste Kühlwasser.
Andererseits wird der Kühlwind,
der durch den Kältemittelkondensationsabschnitt 44 gelaufen
ist, zu dem zweiten Kühler 6 geleitet
und kühlt
das zweite Kühlwasser.
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Wie oben beschrieben, empfängt der
Kühlwind
in dem ersten Wärmetauscher 4 Wärme von dem
Kältemittelgas,
dessen Temperatur hoch ist, in dem Kältemittelgas-Kühlabschnitt 43 und
der Kühlwind
empfängt
Wärme von
dem Kältemittel,
welches auf die Kältemittelkondensationstemperatur
gekühlt worden
ist, in dem Kältemittelkondensationsabschnitt 44.
Deshalb ist die Temperatur des Kühlwindes,
der durch den Kältemittelkondensationsabschnitt 44 gelaufen
ist, niedriger als die Temperatur des Kühlwindes, der durch den Kältemittelgas-Kühlabschnitt 43 gelaufen
ist. Demgemäß ist die
Temperatur des in den zweiten Kühler 6 strömenden Kühlwindes niedriger
als die Temperatur des in den ersten Kühler 5 strömenden Kühlwindes.
Aufgrund dessen ist es für den
zweiten Kühler 6 möglich, das
zweite Kühlwasser
auf eine Temperatur nicht höher
als 65°C
luftzukühlen,
selbst wenn der erste Kühler 5 und
der zweite Kühler 6 in
einen Körper
integriert sind, um so den Raum, in welchem die Komponenten angeordnet sind,
zu reduzieren.
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(Drittes Ausführungsbeispiel)
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Im dritten Ausführungsbeispiel, wie in 5 dargestellt, ist der erste
Wärmetauscher
(der Kondensator) 4 auf der stromaufwärtigen Seite in der Kühlwindströmungsrichtung
sowohl des ersten Kühlers 5 als
auch des zweiten Kühlers 6 angeordnet.
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Wie in 4B dargestellt,
enthält
der erste Wärmetauscher 4 einen
Kernabschnitt 41 zum Wärmeaustausch
mit dem Kühlwind;
Behälterabschnitte 42A, 42B zum
Verteilen und Sammeln des Kältemittels,
die an beiden Endabschnitten des Kernabschnitts 41 angeordnet
sind; und eine Auffangvorrichtung 47 zum vorübergehenden
Speichern der Kältemittelflüssigkeit.
Der Kernabschnitt 41 ist in der vertikalen Richtung des
ersten Wärmetauschers 4 in
zwei Teile geteilt. Der obere Teil des Kernabschnitts 41 liegt
dem ersten Kühler 5 gegenüber und
bildet einen Kältemittelkondensationsabschnitt 48,
in welchem freie Wärme
aus dem Kältemittelgas
entnommen wird, sodass das Kältemittelgas
kondensiert und verflüssigt
werden kann. Der untere Teil des Kernabschnitts 41 liegt
dem zweiten Kühler 6 gegenüber und bildet
einen Unterkühlungsabschnitt 49,
der hauptsächlich
zum weiteren Kühlen
der Kältemittelflüssigkeit
verwendet wird.
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Das Kältemittelgas, dessen hohe Temperatur
und dessen hoher Druck durch den Kältemittelkompressor 31 erhöht worden
sind, wird aus dem Einlass 45 zu einem oberen Teil des
Behälters 42A geschickt
und in den Kältemittelgas-Kondensationsabschnitt 48 bildende
Rohre (nicht dargestellt) verteilt und durch einen Kühlwind gekühlt. Nachdem
das Kältemittelgas
einmal zu einem oberen Teil des Behälters 42B gesammelt
worden ist, wird es wieder zu den den Kältemittelgas-Kondensationsabschnitt 48 bildenden
Rohren verteilt und durch den Kühlwind gekühlt. Zwischenzeitlich
wird im Wesentlichen das gesamte Kältemittelgas verflüssigt und
kondensiert, sodass es zu einer Kältemittelflüssigkeit wird. Die so erhaltene
Kältemittelflüssigkeit
wird zu einem Zwischenabschnitt des Behälters 42A gesammelt.
Danach wird die Kältemittelflüssigkeit
zu der Auffangvorrichtung 47 geleitet und eine notwendige
Menge der Kältemittelflüssigkeit
wird zu einem unteren Abschnitt des Behälters 42A geführt und
zu den Unterkühlungsabschnitt 49 bildenden
Rohren (nicht dargestellt) verteilt und durch den Kühlwind unterkühlt. Dann
wird die Kältemittelflüssigkeit
zu einem unteren Abschnitt des Behälters 42B gesammelt
und aus dem Auslass 46 zu dem Kältemittelexpansionsventil 32 geführt.
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Wie oben beschrieben, strömen in dem
Außenwärmetauscher 4 das
Kältemittelgas,
dessen Temperatur höher
als die Kältemittelkondensationstemperatur
ist, und die Kältemittelflüssigkeit,
deren Temperatur im Wesentlichen gleich der Kältemittelkondensationstemperatur
ist, in dem Kältemittelgas-Kondensationsabschnitt 48 und
die Kältemittelflüssigkeit,
welche auf eine Temperatur nicht höher als die Kältemittelkondensationstemperatur
unterkühlt
wird, strömt
in dem Unterkühlungsabschnitt 49. Demgemäß ist die
Temperatur des durch den Unterkühlungsabschnitt 49 laufenden
Kühlwinds
niedriger als die Temperatur des durch den Kältemittelgas-Kondensationsabschnitt 48 laufenden
Kühlwinds.
Deshalb ist die Temperatur des in den zweiten Kühlabschnitt 6 strömenden Kühlwinds
niedriger als die Temperatur des in den ersten Kühler 5 strömenden Kühlwinds.
Aufgrund dessen ist es möglich,
das zweite Kühlwasser
durch den zweiten Kühler 6 auf eine
Temperatur nicht höher
als 65°C
luftzukühlen, selbst
wenn der erste Kühler 5 und
der zweite Kühler 6 in
einem Körper
integriert sind, um so den Raum, in welchem die Komponenten angeordnet
sind, zu reduzieren.
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(Viertes Ausführungsbeispiel)
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Im zweiten Ausführungsbeispiel ist der erste Wärmetauscher
(der Kondensator) 4 in der Kühlluftströmungsrichtung auf der stromaufwärtigen Seite sowohl
des ersten Kühlers 5 als
auch des zweiten Kühlers 6 angeordnet.
D.h. im zweiten Ausführungsbeispiel
erstreckt sich der untere Endabschnitt des Außenwärmetauschers 4 bis
zu einer Position des unteren Endabschnitts des zweiten Kühlers 6.
Im vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung erstreckt sich jedoch, wie in 6 dargestellt, der untere
Endabschnitt des ersten Wärmetauschers 4 bis
zu einer Position nahe der Zwischenposition des zweiten Kühlers 6 in
der vertikalen Richtung.
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Die Arbeitswirkung dieses vierten
Ausführungsbeispiels
ist im Wesentlichen die gleiche, wie jene des zuvor erläuterten
zweiten Ausführungsbeispiels.
Die durch den Kältemittelkondensationsabschnitt 44,
der ein unterer Abschnitt des Kernabschnitts 41 des ersten
Wärmetauschers 4 ist,
laufende Kühlluft
wird zu dem zweiten Kühler 6 geleitet
und kühlt
das zweite Kühlwasser.
Andererseits wird die durch den Kältemittelgas-Kühlabschnitt 43,
der ein oberer Teil des Kernabschnitts 41 des ersten Wärmetauschers 4 ist,
laufende Kühlluft
zu dem ersten Kühler 5 geleitet
und kühlt
das erste Kühlwasser.
Der Kühlwind
empfängt
Wärme von
dem Kältemittelgas hoher
Temperatur in dem Kältemittelgas-Kühlabschnitt 43.
Der Kühlwind
empfängt
Wärme von
dem Kältemittelgas,
welches auf die Kältemittelkondensationstemperatur
gekühlt
worden ist, in dem Kältemittelkondensationsabschnitt 44.
Demgemäß ist die Temperatur
des Kühlwindes,
welcher durch den Kältemittelkondensationsabschnitt 44 gelaufen
ist, niedriger als die Temperatur des Kühlwindes, welcher durch den
Kältemittelgas-Kühlabschnitt 43 gelaufen ist.
Deshalb wird die Temperatur des in den zweiten Kühler 6 strömenden Kühlwindes
niedriger als die Temperatur des in dem Kühler 5 strömenden Kühlwindes.
Demgemäß ist es
möglich,
das zweite Kühlwasser
durch den zweiten Kühler 6 auf
eine Temperatur nicht höher
als 65°C
luftzukühlen.
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Auf der stromaufwärtigen Seite des zweiten Kühlers 6 ist
der Außenwärmetauscher 4 so
angeordnet, dass ein Teil des Außenwärmetauschers 4 entsprechend
der oberen Hälfte
des zweiten Kühlers 6 dem
Außenwärmetauscher 4 gegenüber liegen
kann. Deshalb ist der Luftwiderstand im Fall des vierten Ausführungsbeispiels
niedriger als jener im Fall des zweiten Ausführungsbeispiels, in welchem
der Außenwärmetauscher 4 so
angeordnet ist, dass der Außenwärmetauscher 4 der
gesamten Seite des zweiten Kühlers 6 gegenüber liegen
kann. Aufgrund der Reduzierung des Luftwiderstandes kann eine Strömungsgeschwindigkeit
des in den zweiten Kühler strömenden Kühlwindes
erhöht
werden.
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(Weiteres Ausführungsbeispiel)
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Im ersten Ausführungsbeispiel ist der integrierte
Kühler 7 in
einer solchen Weise aufgebaut, dass der zweite Kühler 6 in der vertikalen
Richtung an der Unterseite des ersten Kühlers 5 vorgesehen ist.
Jedoch kann der zweite Kühler 6 auch
in der vertikalen Richtung an der Oberseite des ersten Kühlers 5 vorgesehen
sein. In diesem Fall wird ein Raum an der Oberseite des ersten Wärmetauschers 4 als
Nebenkanal 22 benutzt und der in den zweiten Kühler 6 geleitete
Kühlwind
gelangt durch den Nebenkanal 22, ohne dass an ihn Wärme von
dem ersten Wärmetauscher 4 abgegeben
wird.
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Falls es notwendig ist, die Umgebungen
des ersten Wärmetauschers 4 und
des integrierten Kühlers 7 mit
einer Abdeckung mit einer Funktion einer Rohrleitung zu umgeben,
sodass die Verbreitung des Kühlwindes
verhindert werden kann und der Kühlwind
intensiv zu dem ersten Wärmetauscher 4 und dem
integrierten Kühler 7 geleitet
werden kann, kann der Wärmetauscher
in einer solchen Weise aufgebaut sein, dass das Kältemittel
nicht in einem dem zweiten Kühler 6 gegenüber liegenden
Teil (dem zweiten Kühlerteil)
in dem ersten Wärmetauscher 4 strömt, sodass
die Temperatur des in den zweiten Kühler 6 geleiteten
Kühlwinds
nicht erhöht
werden kann. Ferner kann in dem Fall, in welchem das Kältemittel
in dem zweiten Kühlerteil
strömt,
um eine Erhöhung
der Temperatur des Kühlwindes,
welcher in den zweiten Kühler 6 geleitet
wird, zu verhindern, der Wärmeübertragungskoeffizient
des zweiten Kühlerteils
niedriger als jener des dem ersten Kühler 5 gegenüber liegenden
Teils gemacht werden. Insbesondere kann der Abstand der Kühlrippen
(nicht dargestellt) des zweiten Kühlerteils oder der Abstand
der Rohre (nicht dargestellt) so erhöht werden, dass er größer als
jener des dem Kühler 5 gegenüber liegenden
Teils ist.
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Während
die Erfindung unter Bezugnahme auf spezielle Ausführungsbeispiele,
die zu Veranschaulichungszwecken ausgewählt wurden, beschrieben worden
ist, ist es offensichtlich, dass für den Fachmann zahlreiche Modifikationen
durchgeführt
werden können,
ohne das Grundkonzept und den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.