DE112011103727T5

DE112011103727T5 - Wärmetauscher

Info

Publication number: DE112011103727T5
Application number: DE112011103727T
Authority: DE
Inventors: Yoshiki Katoh
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-11-09
Filing date: 2011-11-07
Publication date: 2013-09-26
Also published as: JP2012117802A; US20130240185A1; CN103201580A; JP5413433B2; CN103201580B; WO2012063454A1

Abstract

Kältemittelrohre (61), jeweils mit einem kältemittelseitigen Wendeteil (61e) zur Änderung der Strömungsrichtung von Kältemittel, und Kühlmittelrohre (71), jeweils mit einem kühlmittelseitigen Wendeteil (71e), zur Änderung der Strömungsrichtung von Kühlmittel für einen Elektromotor MG zur Fahrtbewegung, zwischen einem Kältemittel-Ausgleichsbehälter (62) und einem Kühlmittel-Ausgleichsbehälter (72) abwechselnd übereinander gestapelt sind. Eine äußere Rippe ist in einem äußeren Luftsdurchlass angeordnet, der zwischen den aneinandergrenzenden Kältemittelrohr (61) und Kühlmittelrohr (71) ausgebildet ist. Der kältemittelseitige Wendeteil (61e) ist näher am Kühlmittel-Ausgleichsbehälter (72) als am Kältemittel-Ausgleichsbehälter (62) positioniert. Der kühlmediumseitige Wendeteil (71e) ist näher am kältemittelseitigen Ausgleichsbehälter (62) als am Kühlmittel-Ausgleichsbehälter (72) positioniert.

Description

RÜCKVERWEIS AUF ENTSPRECHENDE PATENTANMELDUNG
Diese Anmeldung beruht auf dem und beansprucht den Prioritätsvorteil der Japanischen Patentanmeldungen Nr. 2010-251119 eingegangen am 9. November 2010, und Nr. 2011-233083 eingegangen am 24. Oktober 2011, deren Offenbarungen hierunter durch Bezugnahme eingebracht sind.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Verbundwärmetauscher, der unter drei Typen von Fluiden Wärme austauschen kann.
STAND DER TECHNIK
Wie gewöhnlich sind Verbundwärmeaustauscher auf herkömmliche Weise bekannt gegeben, die unter drei Typen von Fluiden Wärme austauschen können. Zum Beispiel offenbart Patentdokument 1 einen Verbundwärmetauscher, der zwischen Außenluft und einem Kältemittel einer Kältezyklusvorrichtung Wärme austauschen kann, und zwischen dem Kältemittel und einem Kühlmittel zum Kühlen eines Motors.
Spezifisch enthält der aus dem Patentdokument 1 bekannte Wärmetauscher eine Mehrzahl von linearen laminierten Kältemittelrohren, wobei beide Enden jeweils an Kältemittelbehältern zum Sammeln oder Teilen des Kältemittels angeschlossen sind. Der Wärmetauscher enthält auch Wärmerohre, wobei jedes ein Ende hat, das an einem Kühlmittelbehälter zur Durchströmung des Kühlmittels angeschlossen ist, und zwischen den laminierten Kältemittelrohren parallel zu den Kältemittelrohren angeordnet sind, und zur Förderung des Wärmetausches sind Rippen in Außenluftdurchlässen vorgesehen, die zwischen den Kältemittelrohren und den Wärmerohren ausgebildet sind.
In der aus der Patentdokument 1 bekannten Kältezyklusvorrichtung ist ein solcher Verbundwärmetauscher eingesetzt, wie ein Verdampfer zum Verdampfen des Kältemittels durch Aufsaugen der Wärme aus der Außenluft und der Wärme aus dem Kühlmittel (zum Beispiel Abwärme eines Motors) im Kältemittel. Zu dieser Zeit kann die aus den Wärmerohren übertragene Abwärme des Motors eingesetzt werden, um eine Frostbildung des Wärmetauschers zu unterdrücken.
[Dokumente der verwandten Technik]
[Patentdokument]
[Patentdokument 1]
Japanische ungeprüfte Patentdruckschrift Nr. 11-157326 Um den Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und der Außenluft und den Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und dem Kühlmittel zu bewerkstelligen wie oben ausgeführt im Wärmetauscher des Patentdokuments 1, sind der Kältemittelbehälter und der Kühlmittelbehälter in Strömungsrichtung zur Außenluft einander benachbart und die Wärmerohre neben dem Kühlmittelbehälter gekrümmt, so dass die Wärmerohre zwischen den linear verlaufenden Kältemittelrohren angebracht sind.
Nichtsdestoweniger führt die Anordnung des Kältemittelbehälters und des Kühlmittelbehälters, die einander in Strömungsrichtung zur Außenluft benachbart sind zu einer Erhöhung der Größe des ganzen Wärmetauschers in Strömungsrichtung zur Außenluft. Zusätzlich soll der Wärmetauscher des Patentdokuments 1 ausgelegt sein, um die kompliziert ausgebildete Wärmerohre auszunutzen, die am Kühlmittelbehälter gekrümmt sind, was eine niedrige Leistungsfähigkeit des Wärmetauschers zur Folge hat.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung liegt den oben genannten Angelegenheiten zugrunde, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Leistungsfähigkeit eines Wärmetauschers zu verbessern, der unter drei Typen von Fluiden Wärme austauschen kann.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Wärmetauscher: einen ersten Wärmeaustauschteil, aufweisend eine Mehrzahl von ersten Rohren, durch die ein erstes Fluid fließt, und einen ersten Behälter, der sich in eine Laminierungsrichtung der ersten Rohre erstreckt, um das erste durch die ersten Rohre strömende Fluid zu sammeln oder verteilen, wobei der erste Wärmeaustauschteil zum Wärmetauschen zwischen dem ersten Fluid und einem dritten um die ersten Rohre herum strömenden Fluid angepasst ist; und einen zweiten Wärmeaustauschteil, aufweisend eine Mehrzahl von zweiten Rohren, durch die ein zweites Fluid fließt, und einen zweiten Behälter, der sich in eine Laminierungsrichtung der zweiten Rohre erstreckt, um das zweite durch die zweiten Rohre strömende Fluid zu sammeln oder verteilen, wobei der zweite Wärmeaustauschteil zum Wärmetauschen zwischen dem zweiten Fluid und dem dritten um die zweiten Rohre herum strömenden Fluid angepasst ist. Die ersten Rohre und die zweiten Rohre sind zwischen dem ersten Behälter und dem zweiten Behälter angeordnet, wobei wenigstens eines der ersten Rohre zwischen den zweiten Rohren angeordnet ist, wobei wenigstens eines der zweiten Rohre zwischen den ersten Rohren angeordnet ist, ein zwischen dem ersten Rohr und dem zweiten Rohr ausgebildeter Raumbereich einen dritten Fluiddurchgang definiert, durch den das dritte Fluid strömt, eine äußere Rippe im dritten Fluiddurchgang angeordnet ist, um den Wärmeaustausch zwischen beiden Wärmeaustauschteilen zu fördern, wobei der Wärmeübertrag zwischen der ersten durch die ersten Rohre strömenden Flüssigkeit und dem zweiten durch die zweiten Rohre strömenden Fluid ermöglicht wird. Hinzu kommt, dass das erste Rohr mit einem ersten Wendeteil ausgestattet ist, um eine Strömungsrichtung dem ersten Fluid so zu ändern, dass das zweite Rohr mit einem zweiten Wendeteil ausgestattet, um eine Strömungsrichtung des zweiten Fluids zu ändern, der erste Wendeteil näher am zweiten Behälter als am ersten Behälter positioniert ist, und der zweite Wendeteil näher am ersten Behälter als am zweiten Behälter positioniert ist.
Auf diese Weise kann die Wärme zwischen der ersten Flüssigkeit und der dritten Flüssigkeit durch die ersten Rohre und die äußeren Rippen ausgetauscht werden. Auch kann die Wärme zwischen der zweiten Flüssigkeit und der dritten Flüssigkeit durch die zweiten Rohre und die äußeren Rippen ausgetauscht werden. Ferner kann die Wärme zwischen der ersten Flüssigkeit und der zweiten Flüssigkeit durch die äußeren Rippen ausgetauscht werden.
Dementsprechend kann der Wärmeaustausch unter drei Typen von Flüssigkeiten durchgeführt werden.
Die ersten Rohre und die zweiten Rohre sind zwischen dem ersten Behälter und dem zweiten Behälter angeordnet, und der dritte Flüssigkeitsdurchgang sind in einem zwischen dem ersten Rohr und dem zweiten Rohr angeordneten Raumbereich ausgebildet, so dass der erste Behälter und der zweite Behälter sind in der Strömungsrichtung der dritten Flüssigkeit nicht angeordnet. Auf diese Weise kann die Größenzunahme des ganzen Wärmetauschers in Strömungsrichtung der dritten Flüssigkeit verhindert werden.
Der erste Wendeteil des ersten Rohrs ist näher am zweiten Behälter als am ersten Behälter positioniert, und der zweite Wendeteil des zweiten Rohrs ist näher am ersten Behälter als am zweiten Behälter positioniert, sodass der Anschluss des ersten Rohrs mit dem ersten Behälter dieselbe oder eine ähnliche Gestaltung haben kann wie der Anschluss des zweiten Rohrs mit dem zweiten Behälter.
Als Ergebnis kann der Wärmetauscher der vorliegenden Offenbarung die Leistungsfähigkeit des Wärmetauschers verbessern, der unter drei Typen von Flüssigkeiten ohne Erhöhung der Größe Wärme austauschen kann. Der Ausdruck ”drei Typen von Flüssigkeiten”, wie hierunter verwendet, bedeutet nicht nur Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Eigenschaften oder Zusammensetzungen, sondern auch Flüssigkeiten, die sich in Temperatur oder Zustand unterscheiden, wie eine Gasphase oder eine Flüssigphase, auch wenn diese Flüssigkeiten dieselben Eigenschaften beziehungsweise Bauteile aufweisen. Dadurch sind die erste Flüssigkeit bis zur dritten Flüssigkeit nicht auf Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Eigenschaften oder Zusammensetzungen begrenzt.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung mag eine Temperatur der ersten in den ersten Wärmeaustauschteil eingeleiteten Flüssigkeit von einer Temperatur der zweiten in den zweiten Wärmeaustauschteil eingeleiteten Flüssigkeit verschieden sein, und die äußere Rippe kann in einem Raumbereich angeordnet sein, der zwischen dem ersten Rohr und dem zweiten Rohr sowohl als zwischen dem anderen ersten Rohr und dem anderen zweiten Rohr ausgebildet ist, die aneinandergrenzend angebracht sind.
Wenn sich die erste in den Wärmetauscher eingeleitete Flüssigkeit von der zweiten in den zweiten Wärmetauscher eingeleiteten Flüssigkeit in Temperatur unterscheidet, so ist die im ersten Rohr hervorgebrachte thermische Belastung (Menge von Wärmeausdehnung) von der unterschiedlich, die im zweiten Rohr hervorgebracht wird, was die Größe des ersten Rohrs und des zweiten Rohrs ändern kann. Im einem solchen Fall fördern die äußeren Rippen den Wärmeaustausch zwischen den jeweiligen Flüssigkeiten, was dadurch den Temperaturunterschied zwischen der ersten Flüssigkeit und der zweiten Flüssigkeit verringert, um den Unterschied in thermischer Belastung zwischen dem ersten Rohr und dem zweiten Rohr zu entlasten (vermindern). Als Ergebnis kann der Ausfall des Wärmetauschers verhindert werden.
Der Ausdruck ”Räume ausgebildet zwischen dem ersten Rohr und dem zweiten Rohr sowohl als zwischen dem anderen Rohr und dem zweiten Rohr, die aneinandergrenzend sind” wie verwendet hierunter bedeutet Räume, die zwischen einem ersten Rohr und einem anderen ersten Rohr oder einem zweiten dem ersten Rohr benachbarte Rohr ausgebildet sind, und zwischen einem zweiten Rohr und einem ersten Rohr oder einem anderen zweiten dem zweiten Rohr benachbarte Rohr.
Der Ausdruck ”Einleitung” oder ”Ausströmung” wie verwendet hierunter deutet auf die Bewegung des Kältemittels im Wärmetauscher hin, und der Ausdruck ”Einströmung” oder ”Ausströmung” wie verwendet hierunter bedeutet die Bewegung des Kältemittels in jedem Rohr.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann jedes des ersten Rohrs und des zweiten Rohrs am ersten Behälter und am zweiten Behälter befestigt sein.
Da das erste Rohr und das zweite Rohr jeweilig am ersten Behälter und am zweiten Behälter befestigt sind, kann die mechanische Kraft des ganzen Wärmetauschers zunehmen. Zudem kann die äußere Rippe, die im dritten zwischen dem ersten Rohr und dem zweiten Rohr vorgegesehen Flüssigkeitsdurchgang angeordnet ist, leicht fest angebracht werden.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Offenbarung, wenn eine Flüssigkeit mit einer höheren Temperatur, der ersten in den ersten Wärmeaustauschteil eingeleiteten Flüssigkeit und der in den zweiten Wärmeaustauschteil zweiten eingeleiteten Flüssigkeit als eine hochtemperaturseitige Flüssigkeit festgelegt ist, wenn ein Abwärtsteil des hochtemperaturseitigen Rohrs des ersten Rohr und des zweiten Rohrs, durch welchen die hochtemperaturseitige Flüssigkeit im Verhältnis zu einem entsprechenden der ersten und zweiten Wendeteile strömt, als ein Aufwärtsteil des hochtemperaturseitigen Rohrs festgelegt ist, und wenn ein Abwärtsteil des hochtemperaturseitigen Rohrs des ersten Rohr und des zweiten Rohrs, durch welchen die hochtemperaturseitige Flüssigkeit im Verhältnis zu einem entsprechenden der ersten und zweiten Wendeteile strömt, als ein Abwärtsteil des hochtemperaturseitigen Rohrs festgelegt ist, kann die Temperatur der dritten Flüssigkeit niedriger sein als diese der hochtemperaturseitigen Flüssigkeit, und der hochtemperaturseitige Aufwärtsteil des Rohrs wenigstens eines der hochtemperaturseitigen Rohre kann im Verhältnis des Aufwärtsteils des hochtemperaturseitigen Rohrs in eine Strömungsrichtung der dritten Flüssigkeit stromabwärts positioniert sein.
Auf diese Weise kann der Temperaturunterschied zwischen der hochtemperaturseitigen Flüssigkeit und der dritten Flüssigkeit stromaufwärtsseitig in der Flüssigkeitsströmung des hochtemperaturseitigen Rohrs gewährleistet sein, um die Menge der Wärmeabgabe zu erhöhen. Als Ergebnis kann der Temperaturunterschied zwischen der ersten Flüssigkeit und der zweiten Flüssigkeit verringert werden, um den Unterschied in thermischer Belastung zwischen dem ersten Rohr und dem zweiten Rohr zu entlasten, und damit kann der Ausfall des Wärmetauschers unterdrückt werden.
Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Offenbarung, wenn eine Flüssigkeit mit einer niedrigen Temperatur, der ersten in den ersten Wärmeaustauschteil eingeleiteten Flüssigkeit und der in den zweiten Wärmeaustauschteil zweiten eingeleiteten Flüssigkeit als eine niedertemperaturseitige Flüssigkeit festgelegt ist, wenn ein Aufwärtsteil eines niedertemperaturseitigen Rohrs des ersten Rohrs und des zweiten Rohrs, durch welchen die niedertemperaturseitige Flüssigkeit im Verhältnis zu einem entsprechenden der ersten und zweiten Wendeteile strömt, als ein Aufwärtsteil des niedertemperaturseitigen Rohrs festgelegt ist, und wenn ein Abwärtsteil des niedertemperaturseitigen Rohrs des ersten Rohrs und des zweiten Rohrs, durch welchen die niedertemperaturseitige Flüssigkeit im Verhältnis zu einem entsprechenden der ersten und zweiten Wendeteile als ein Abwärtsteil des niedertemperaturseitigen Rohrs festgelegt ist, kann die Temperatur der dritten Flüssigkeit niedriger sein als diese der niedertemperaturseitigen Flüssigkeit, und der Aufwärtsteil des niedertemperaturseitigen Rohrs wenigstens eines der niedertemperaturseitigen Rohre kann im Verhältnis des Abwärtsteils des niedertemperaturseitigen Rohrs in eine Strömungsrichtung der dritten Flüssigkeit stromaufwärts positioniert sein.
Auf diese Weise stromaufwärtsseitig der Flüssigkeitsströmung des niedertemperaturseitigen Rohrs, kann der Temperaturunterschied zwischen der niedertemperaturseitigen Flüssigkeit und der dritten Flüssigkeit gewährleistet werden, um die Menge der Wärmeabgabe zu erhöhen. Als Ergebnis kann der Temperaturunterschied zwischen der ersten Flüssigkeit und der zweiten Flüssigkeit verringert werden, um den Unterschied in thermischer Belastung zwischen dem ersten Rohr und dem zweiten Rohr zu entlasten, und damit kann der Ausfall des Wärmetauschers unterdrückt werden.
Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann die Temperatur der dritten Flüssigkeit niedriger sein als diese einer Flüssigkeit mit einer höheren Temperatur, der ersten in den ersten Wärmeaustauschteil eingeleiteten Flüssigkeit und der in den zweiten Wärmeaustauschteil zweiten eingeleiteten Flüssigkeit, und höher sein als diese der anderen Flüssigkeit mit einer niedrigen Temperatur.
Auf diese Weise wird die Temperatur einer hochtemperaturseitigen Flüssigkeit der ersten Flüssigkeit und der zweiten Flüssigkeit im Wärmetauscher herabgesetzt, während die Temperatur einer niedertemperaturseitigen Flüssigkeit erhöht wird, und der Temperaturunterschied zwischen der ersten Flüssigkeit und der zweiten Flüssigkeit kann dadurch verringert werden. Als Ergebnis kann der Unterschied in thermischer Belastung zwischen den jeweiligen Rohren entlastet werden, um den Ausfall des Wärmetauschers wirksam zu unterdrücken.
Gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Offenbarung, wenn ein Aufwärtsteil des ersten Rohrs relativ zum ersten Wendeteil festgelegt ist als ein erster Aufwärtsteil des Rohrs, wenn ein Abwärtsteil des ersten Rohrs relativ zum ersten Wendeteil festgelegt ist als ein erster Abwärtsteil des Rohrs, wenn ein Aufwärtsteil des zweiten Rohrs relativ zum zweiten Wendeteil festgelegt ist als ein zweiter Aufwärtsteil des Rohrs, und wenn ein Abwärtsteil des zweiten Rohrs relativ zum zweiten Wendeteil festgelegt ist als ein zweiter Abwärtsteil des Rohrs, können der erste Aufwärtsteil des Rohrs und der zweite Aufwärtsteil des Rohrs in eine Laminierungsrichtung des ersten Rohrs und des zweiten Rohrs angeordnet sein, und der erste Abwärtsteil des Rohrs und der zweite Abwärtsteil des Rohrs können in eine Laminierungsrichtung des ersten Rohrs und des zweiten Rohrs angeordnet sein.
Auf diese Weise kann der Temperaturunterschied zwischen der ersten durch das erste Rohr strömenden Flüssigkeit und der zweiten durch das zweite Rohr strömenden Flüssigkeit vermindert werden, um den Unterschied in thermischer Belastung zwischen dem ersten Rohr und dem zweiten Rohr zu entlasten.
Gemäß einem achten Aspekt der vorliegenden Offenbarung können der erste Aufwärtsteil des Rohrs und der zweite Aufwärtsteil des Rohrs stromaufwärtsseitig in Strömungsrichtung der dritten Flüssigkeit positioniert werden im Verhältnis zum ersten Abwärtsteil des Rohrs und zum zweiten Abwärtsteil des Rohrs.
Wenn die erste in den ersten Wärmeaustauschteil eingeleitete Flüssigkeit und die zweite in den zweiten Wärmeaustauschteil eingeleitete Flüssigkeit eine Temperatur aufweise, die höher ist als diese der dritten Flüssigkeit, kann der Temperaturunterschied zwischen der ersten und dritten Flüssigkeiten und der Temperaturunterschied zwischen der zweiten und dritten Flüssigkeiten gewährleistet werden stromaufwärtsseitig der Flüssigkeitsströmung des ersten Rohrs und stromaufwärtsseitig der Flüssigkeitsströmung des zweiten Rohrs, um dadurch die Menge der Wärmeabgabe zu erhöhen. Als Ergebnis kann der Unterschied in thermischer Belastung zwischen dem ersten Rohr und dem zweiten Rohr entlastet werden, um damit den Ausfall des Wärmetauschers zu unterdrücken.
Gemäß einem neunten Aspekt der vorliegenden Offenbarung können die ersten Rohre eine stromaufwärtsseitige erste Rohrgruppe umfassen, in welcher die erste in den ersten Wärmeaustauschteil eingeleitete Flüssigkeit strömt, und eine erste stromabwärtsseitige Rohrgruppe, in welcher die erste von der ersten stromaufwärtsseitigen Rohrgruppe strömende Flüssigkeit strömt, um das Herausströmen der ersten Flüssigkeit aus dem ersten Wärmeaustauschteil zu bewirken, können die zweiten Rohre eine zweite stromaufwärtsseitige Rohrgruppe umfassen, in welcher die zweite in den zweiten Wärmeaustauschteil eingeleitete Flüssigkeit strömt, und eine zweite stromabwärtsseitige Rohrgruppe, in welcher die zweite von der zweiten stromaufwärtsseitigen Rohrgruppe strömende Flüssigkeit strömt, um das Herausströmen der zweiten Flüssigkeit aus dem zweiten Wärmeaustauschteil zu bewirken. In diesem Fall können der erste Aufwärtsteil des Rohrs und der zweite Aufwärtsteil des Rohrs der ersten stromaufwärtsseitigen Rohrgruppe und der zweiten stromaufwärtsseitigen Rohrgruppe stromaufwärtsseitig in Strömungsrichtung der dritten Flüssigkeit positioniert werden im Verhältnis zum ersten Abwärtsteil des Rohrs und zum zweiten Abwärtsteil des Rohrs.
Wenn die erste in den ersten Wärmeaustauschteil eingeleitete Flüssigkeit und die zweite in den zweiten Wärmeaustauschteil eingeleitete Flüssigkeit eine Temperatur aufweisen, die höher ist als diese der dritten Flüssigkeit, wird der Temperaturunterschied zwischen der ersten Flüssigkeit und der zweiten Flüssigkeit verringert, während die Temperaturunterschiede zwischen der ersten und dritten Flüssigkeiten und zwischen den zweiten und dritten Flüssigkeiten stromaufwärtsseitig der Flüssigkeitsströmungen der stromaufwärtsseitigen ersten und zweiten Rohrgruppen gewährleistet sind. Auf diese Weise kann die Menge der Wärmeabgabe erhöht werden. Als Ergebnis kann der Unterschied in thermischer Belastung zwischen dem ersten Rohr und dem zweiten Rohr entlastet werden, um damit den Ausfall des Wärmetauschers zu unterdrücken.
Gemäß einem zehnten Aspekt der vorliegenden Offenbarung können der erste Aufwärtsteil des Rohrs und der zweite Aufwärtsteil des Rohrs der ersten stromabwärtsseitigen Rohrgruppe und der zweiten stromabwärtsseitigen Rohrgruppe stromabwärtsseitig in Strömungsrichtung der dritten Flüssigkeit positioniert werden im Verhältnis zum ersten Abwärtsteil des Rohrs und zum zweiten Abwärtsteil des Rohrs.
Wenn die erste in den ersten Wärmeaustauschteil eingeleitete Flüssigkeit und die zweite in den zweiten Wärmeaustauschteil eingeleitete Flüssigkeit eine Temperatur aufweisen, die höher ist als diese der dritten Flüssigkeit, kann die Wärme, die in der ersten Flüssigkeit und der zweiten Flüssigkeit enthalten ist, ausreichend in die dritte Flüssigkeit stromabwärtsseitig der Flüssigkeitsströmungen der stromabwärtsseitigen ersten und zweiten Rohrgruppen abgegeben werden. Als Ergebnis kann die Leistung des Wärmetauschers verbessert werden.
Gemäß einem elften Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann die äußere Rippe mit den ersten und zweiten Rohren verbunden werden, und zur örtlichen Begrenzung der Steifigkeit der äußeren Rippe mit einer Mehrzahl von Schlitzen ausgestattet werden.
Auf diese Weise wenn der Unterschied in thermischer Belastung zwischen dem ersten Rohr und dem zweiten Rohr auftritt, können die Schlitze der äußeren Rippen die auf jedes Rohr beaufschlagte Belastung aufnehmen. Zudem können die Schlitze, die in den äußeren Rippen angebracht sind, den Ausfall des Wärmetauschers innerhalb eines Teilbereichs auch mit dem Unterschied in thermischer Belastung zwischen den jeweiligen Rohren unterdrücken.
Gemäß einem zwölften Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann eine Oberfläche eines Kältemitteldurchgangs eines Zwischenteils wenigstens eines des ersten Wendeteils und des zweiten Wendeteils größer sein als eine Oberfläche eines Flüssigkeitsdurchgangs jedes eines Flüssigkeitszuflussteils und eines Flüssigkeitsabflussteils eines Wendeteils.
Auf diese Weise wenn die erste Flüssigkeit durch den ersten Wendeteil strömt oder wenn die zweite Flüssigkeit durch den zweiten Wendeteil strömt, kann der Druckverlust vermindert werden.
Gemäß einem dreizehnten Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann eine innere Rippe innerhalb wenigstens eines des ersten Rohrs und des zweiten Rohrs angebracht werden, um zwischen der ersten Flüssigkeit beziehungsweise der zweiten Flüssigkeit und der dritten Flüssigkeit den Wärmeaustausch zu fördern. In diesem Fall kann die innere Rippe ein Ende aufweisen, das in einen inneren Raumbereich des ersten Wendeteils oder zweiten Wendeteils hineinragt.
Auf diese Weise ragt das Ende jeder inneren Rippe in den inneren Raumbereich des ersten Wendeteils oder zweiten Wendeteils hinein, was den Ausfall der Verbindung zwischen den inneren Rippen und der inneren Umlaufflächen des ersten Rohrs und des zweiten Rohrs verhindert.
Gemäß einem vierzehnten Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann jedes des ersten Rohrs und des zweiten Rohrs aus einem Plattenrohr durch Kontaktierung eines Paars von Platten aufgebaut sein. Alternativ, gemäß einem fünfzehnten Aspekt der vorliegenden Offenbarung können das erste Rohr und das zweite Rohrs jeweils gebildet werden durch Biegung eines flachen Rohrs mit einem flachen Abschnitt in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung des Rohrs.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die oben genannten und anderen Aufgaben, Strukturen und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung näher erläutert, in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, die jeweils zeigen:
1 ist ein ganzer Besetzungsplan der Kältemittelströmungswege eines Wärmepumpenzyklus in einem Heizbetrieb gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 ist ein ganzer Besetzungsplan der Kältemittelströmungswege des Wärmepumpenzyklus in einem Abtaubetrieb in der ersten Ausführungsform;
3 ist ein ganzer Besetzungsplan der Kältemittelströmungswege des Wärmepumpenzyklus in einem Abwärmenutzungsbetrieb in der ersten Ausführungsform;
4 ist ein ganzer Besetzungsplan der Kältemittelströmungswege des Wärmepumpenzyklus in einem Kühlbetrieb in der ersten Ausführungsform;
5 ist eine Perspektivansicht des Grundrisses eines Wärmetauschers in der ersten Ausführungsform;
6(a) ist eine Vorderansicht eines Rohr für Kältemittel (Rohr für ein Kühlmedium) in der ersten Ausführungsform,
und 6(b) ist eine Seitenansicht des Rohrs für Kältemittel in 6(a);
7 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie VII-VII der 6(a);
8 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie VIII-VIII der 6(a);
9 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie IX-IX der 6(a);
10 ist eine schematische Perspektivansicht zur Erklärung der Strömungen des Kältemittels und des Kühlmittels im Wärmetauscher der ersten Ausführungsform;
11 ist eine schematische Teilexplosionsperspektivansicht des Wärmetauschers in der ersten Ausführungsform;
12 ist eine Perspektivansicht des Grundrisses eines Wärmetauschers gemäß einer zweiten Ausführungsform;
13 ist eine schematische Perspektivansicht zur Erklärung des Strömungen des Kältemittels und des Kühlmittels im Wärmetauscher der zweiten Ausführungsform;
14 ist eine schematische Teilexplosionsperspektivansicht des Wärmetauschers in der zweiten Ausführungsform;
15(a) ist eine Vorderansicht eines Rohrs für Kältemittel (Rohr für ein Kühlmedium) des Wärmetauschers gemäß einer dritten Ausführungsform, und 15(b) ist eine Seitenansicht des Rohrs für Kältemittel in 15(a);
16 ist ein ganzer Besetzungsplan der Kältemittelströmungswege des Wärmepumpenzyklus in einem Abwärmenutzungsbetrieb gemäß einer vierten Ausführungsform;
17 ist eine Perspektivansicht des Grundrisses eines Wärmetauschers gemäß einer vierten Ausführungsform;
18 ist eine schematische Erscheinungsperspektivansicht zur Erklärung des Strömungen des Kältemittels und des Kühlmittels im Wärmetauscher der fünften Ausführungsform;
19(a), 19(b), 19(c) und 19(d) sind schematische Querschnittsansichten von Wärmetauschern in der Längsrichtung von Ausgleichsbehältern gemäß anderen Ausführungsbeispielen;
20 ist ein Erklärungsdiagramm zur Erklärung der Beeinflussungen der Temperaturunterschiede zwischen dem Kältemittel und dem Kühlmittel in jedem Rohr aufgrund der Strukturunterschiede zwischen jeweiligen Wärmetauschern;
21 ist eine schematische Teilperspektivansicht eines Wärmetauschers nach einer weiteren Ausführungsform; und
22(a), 22(b) und 22(c) sind Erklärungsdiagramme zur Erklärung äußerer Rippen nach einer weiteren Ausführungsform.
AUSFÜHRUNGSFORMEN ZUR DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Ausführungsformen der Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen nachstehend beschrieben werden. Dieselben oder gleichwertigen Teile durch die folgenden Ausführungsformen sind in den Figuren durch dieselben Bezugszeichen angegeben.
Erste Ausführungsform
Mit Bezugnahme auf 1 bis 11 wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nachstehend beschrieben sein. Bei dieser Ausführungsform wird ein Wärmetauscher 16 der Erfindung auf einen Wärmepumpenzyklus 10 angewendet, um die Temperatur der Luft einzustellen, die ins Innere eines Fahrzeugs in einer Fahrzeugklimaanlage 1 hineingeblasen wird. 1 bis 4 sind ganze Besetzungspläne der Fahrzeugklimaanlage 1 in dieser Ausführungsform. Die Fahrzeugklimaanlage 1 wird auf den sogenannten Hybridwagen angewendet, den eine Antriebskraft zum Fahren von einer Verbrennungskraftmaschine (einem Motor) und eines Elektromotors MG zum Fahren erhalten kann.
Für der Hybridwagen kann die Schaltung zwischen einem Fahrzustand, in welchem das Fahrzeug fährt, wobei es die Antriebskraft zugleich von der Verbrennungskraftmaschine und des Elektromotors GM zum Fahren erhält, worin die Antriebsmaschine entsprechend einer auf das Fahrzeug beaufschlagte Fahrlast oder dergleichen betätigt oder angehalten wird, und einem anderen Fahrzustand erfolgt, in welchem das Fahrzeug fährt, wobei es die Antriebskraft erst vom Elektromotor GM zum Fahren erhält, worin die Antriebsmaschine angehalten wird. Auf diese Weise kann der Hybrid-wagen die Brennstoffwirksamkeit verbessern, im Vergleich zu normalen Wagen, die zum Fahren erst von der Antriebsmaschine eine Antriebskraft erhalten.
Der Wärmepumpenzyklus 10 in der Fahrzeugklimaanlage 1 ist ein Verdampfungs-Verdichtungs-Kältezyklus, der zum Erhitzen oder Kühlen der Luft im Fahrzeuginnenraum dient, die ins Innere des Fahrzeugs wie einen interessanten Raum zur Klimatisierung hineinzublasen ist. Im Wärmepumpenzyklus 10 kann also die Schaltung zwischen Kältemittelströmungswegen erfolgen, um dadurch einen Heizbetrieb (Heizkörperbetrieb) und einen Kühlbetrieb (Kühlerbetrieb) auszuführen. Der Heizbetrieb wird ausgeführt, um durch Erhitzung der Luft im Fahrzeuginnenraum wie eine zum Wärmeaustausch interessante Flüssigkeit das Innere des Fahrzeugs zu erhitzen. Der Kühlbetrieb wird ausgeführt, um das Innere des Fahrzeugs zu kühlen, wobei die Luft im Fahrzeuginnenraum gekühlt wird.
Anschließend kann der Wärmepumpenzyklus 10 einen Abtaubetrieb und einen Abwärmenutzungsbetrieb ausführen. Ziel des Abtaubetriebs ist, den an einem äußeren Wärmeaustauschteil 60 des Wärmetauschers 16 während des Heizbetriebs gebildeten Frost zu schmelzen und zu entfernen, durch Verändern der Flussrate des Kältemittels, Kühlmittels beziehungsweise der durch den Wärmetauscher strömenden Außenluft 16, wie nachstehend beschrieben. Ziel des Abwärmenutzungsbetriebs ist, die Wärme des Elektromotors MG zum Fahren ins Kältemittel als die äußere Wärmequelle während des Heizbetriebs aufzunehmen. In den ganzen Besetzungsplänen des Wärmepumpenzyklus 10 gezeigt in 1 bis 4 sind die Strömungen des Kältemittels während der jeweiligen Betriebe durch einen ausgefüllten Pfeil bezeichnet.
Im Wärmepumpenzyklus 10 dieser Ausführungsform ist ein normales Flonbasiertes Kältemittel als das Kältemittel eingesetzt, und bildet einen unterkritischen Kältezyklus, dessen hochdruckseitiger Kältemitteldruck den kritischen Druck des Kältemittels nicht überschreitet. Kühlendes Maschinenöl zum Schmieren eines Verdichters 11 wird dem Kältemittel beigemischt, und ein Teil des kühlenden Maschinenöls zirkuliert während des Arbeitsgangs zusammen mit dem Kältemittel.
Zuerst wird der Verdichter 11 in einem Maschinenraum positioniert, um das Kältemittel während des Wärmepumpenzyklus 10 anzusaugen, verdichten und ablassen. Der Verdichter ist ein elektrischer Verdichter, der einen Verdichter 11a mit fester Verdrängung antreibt, der eine feste Ablassleistung dank einem Elektromotor 11b aufweist. Spezifisch können sonstige Arten von Verdichtungsmechanismen, wie ein Scroll-Verdichtungsmechanismus oder ein Flügel-Verdichtungsmechanismus als der Verdichter 11a mit fester Verdrängung angewandt werden.
Der Elektromotor 11b ist eine, deren Betrieb (Anzahl der Drehungen) durch einen Steuerungssignalausgang von einem Klimaanlageregler angesteuert wird, der noch später erläutert werden soll. Der Motor 11b darf entweder einen Motor oder einen DC-Motor verwenden. Durch die Einstellung der Anzahl der Drehungen des Motors wird die Kältemittelablassleistung des Verdichters 11 geändert. In dieser Ausführungsform also dient der Elektromotor 11b als Mittel zur Änderung der Ablassleistung des Verdichters 11.
Eine Kältemittelablassöffnung des Verdichters 11 ist mit einer Kältemitteleinlasseite eines Innenkondensors 12 gekoppelt, der also als benutzerseitiger Wärmetauscher dient. Der Innenkondensor 12 ist in einem Gehäuse 31 einer Innenklimatisierungseinheit 30 der Klimaanlage 1 für das Fahrzeug angeordnet. Der Innenkondensor ist ein Wärmetauscher für Heizzwecke, der zwischen einem durch diesen strömenden Hochtemperatur- und Hochdruckkältemittel und der Luft im Fahrzeuginnenraum Wärme austauscht, wobei die Luft durch einen nachstehend zu beschreibenden Innenverdampfer 20 fließt. Die detaillierte Struktur der Innenklimatisierungseinheit 30 wird nachstehend beschrieben werden.
Eine Festdrossel 13 für Heizzwecke ist mit einer Kältemittelauslasseite des Innenkondensors 12 gekoppelt. Die Festdrossel 13 dient als Dekompressionsmittel für den Heizbetrieb, das während des Heizbetriebs das vom Innenkondensor 12 strömende Kältemittel dekomprimiert und expandiert. Die Festdrossel 13 für Heizzwecke kann eine Mündung, ein Kapillarrohr und ähnliches verwenden. Die Ausgangsseite der Festdrossel 13 für Heizzwecke ist mit der Kältemitteleingangsseite des Außenwärmeaustauschteils 60 des Verbundwärmetauschers 16 gekoppelt.
Ein Bypass-Durchgang 14 für die Festdrossel ist mit der Kältemittelauslasseite des Innenkondensors 12 gekoppelt. Vom Bypass-Durchgang 14 wird ein vom Innenkondensor 12 strömende Kältemittel dazu gebracht, die Festdrossel 13 für Heizzwecke umzugehen und das Kältemittel in den Außenwärmeaustauschteil 60 des Wärmetauschers 16 einzuführen. Ein Öffnen-/Schließventil 15a zum Öffnen und Schließen des Durchgangs 14 für die Festdrossel ist im Bypass-Durchgang 14 für die Festdrossel angeordnet. Das Öffnen-/Schließventil 15a ist ein elektromagnetisches Ventil, dessen Öffnen- und Schließbetriebe von einem Steuerspannungsausgang aus dem Klimaanlageregler geregelt werden.
Der Druckverlust, der vom durch das Öffnen-/Schließventil 15a strömenden Kältemittel hervorgebracht wird, ist äußerst gering im Vergleich zum Druckverlust, der vom durch die Festdrossel 13 strömenden Kältemittel hervorgebracht wird. Auf diese Weise, wenn das Öffnen-/Schließventil 15a geöffnet wird, strömt das Kältemittel aus dem Innenkondensor 12 in den Außenwärmeaustauschteil 60 des Wärmetauschers 16 durch den Bypass-Durchgang 14 für die Festdrossel. Demgegenüber, wenn das Öffnen-/Schließventil 15a geschlossen wird, strömt das Kältemittel aus dem Außenwärmeaustauschteil 60 des Wärmetauschers 16 für die Festdrossel 13 für Heizzwecke.
Das Öffnen-/Schließventil 15a kann also zwischen den Kältemittelströmungswegen des Wärmepumpenzyklus 10 schalten. Das Öffnen-/Schließventil 15a dieser Ausführungsform dient als Mittel zum Schalten der Kältemittelströmungswege. Hilfsweise kann als Mittel zum Schalten der Kältemittelströmungswege, ein elektrisches Dreiwegeventil oder ähnliches vorgesehen werden, um zwischen einem Kältemittelkreislauf zur Kupplung der Ausgangsseite des Innenkondensors 12 mir der Eingangsseite der Festdrossel 13 für Heizzwecke und einem anderen Kältemittelkreislauf zur Kupplung der Ausgangsseite des Innenkondensors 12 mit der Eingangsseite des Bypass-Durchgangs 14 für die Festdrossel zu schalten.
Der Wärmetauscher 16 wird in einem Maschinenraum angebracht. Der Außenwärmeaustauschteil 60 des Wärmetauschers 16 ist ein Wärmeaustauschteil, um zwischen dem hindurch strömenden Niederdruckkältemittel und einer von einem Gebläse 17 geblasenen Außenluft Wärme auszutauschen. Ferner dient der Außenwärmeaustauschteil als Wärmeaustauschteil zum Verdampfen, der das Niederdruckkältemittel verdampft, um im Heizbetrieb einen Wärmeaufnahmeeffekt darzustellen, und auch als Wärmeaustauschteil zur Wärmeableitung, der vom Hochdruckkältemittel während des Kühlbetriebs Wärme ableitet.
Der Gebläselüfter 17 ist ein Elektrogebläse, dessen Betriebsfaktor, d. h. dessen Anzahl der Drehungen (Luftvolumen) durch einen Steuerspannungsausgang vom Klimaanlageregler angesteuert wird. Der Wärmetauscher 16 dieser Ausführungsform ist integral mit einem Heizkörper 70 zum Wärmeaustausch zwischen der Außenluft vom Gebläselüfter 17 und dem durch den obigen Außenwärmeaustauschteil 60 umlaufenden Kühlmittel unf einem Kühlmittelkreislauf 40 zum Kühlen des Elektromotors MG zum Fahren.
Der Gebläselüfter 17 dieser Ausführungsform dient als ein Außenblasmittel zum Blasen der Außenluft nach sowohl dem Außenwärmeaustauschteil 60 des Wärmetauschers 16 als auch dem Heizkörper 70. Die genauen Strukturen des Verbundwärmetauschers 16 einschließlich des Kühlmittelkreislaufs 40, des Außenwärmeaustauschteils 60 und des Heizkörpers 70, die miteinander integral sind, werden detailliert unten beschrieben werden.
Die Ausgangsseite des Außenwärmeaustauschteils 60 des Wärmetauschers 16 ist mit einem elektrischen Dreiwegeventil 15b gekoppelt. Der Betrieb des Dreiwegeventils 15b wird von einem Steuerspannungsausgang aus dem Klimaanlageregler geregelt. Das Dreiwegeventil 15b dient als das Mittel zum Schalten der Kältemittelströmungswege zusammen mit dem obigen Öffnen-/Schließventil 15a.
In mehr spezifischer Weise während des Heizbetriebs erfolgt die Schaltung auf den Kältemittelströmungsweg durch das Dreiwegeventil 15b zur Kopplung der Ausgangsseite des Außenwärmetauschers 19 mit der Eingangsseite eines später zu beschreibenden Akkumulators 18. Demgegenüber während des Kühlbetriebs erfolgt die Schaltung auf den Kältemittelströmungsweg durch das Dreiwegeventil 15b zur Kopplung der Ausgangsseite des Außenwärmeaustauschteils 60 des Wärmetauschers 16 mit der Eingangsseite einer Festdrossel 19 zum Kühlen. Die Festdrossel zum Kühlen dient als Dekompressionsmittel für den Kühlbetrieb, zur Dekompression und Expandierung des Kältemittels aus dem Außenwärmeaustauschteil 60 während des Kühlbetriebs. Die Festdrossel 19 weist dieselbe Basisstruktur auf als die der obigen Festdrossel 13 zum Heizen.
Die Ausgangsseite der Festdrossel 19 zum Kühlen ist mit der Kältemitteleingangsseite des Innenverdampfers 20 gekoppelt. Der Innenverdampfer 20 ist stromaufwärtsseitig am Luftstrom angeordnet relativ zum Innenkondensor 12 im Gehäuse 31 der Innenklimatisierungseinheit 30. Der Innenverdampfer 20 ist ein Wärmetauscher zum Kühlen, der zwischen der Luft im Fahrzeuginnenraum und dem hindurch fließenden Kältemittel Wärme austauscht, um damit die Luft innerhalb des Fahrzeuginnenraums abzukühlen.
Eine Kältemittelausgangsseite des Innenverdampfers 20 ist mit einer Eingangsseite des Akkumulators 18 gekoppelt. Der Akkumulator 18 ist ein Gas-Flüssigkeitsseparator für das niederdruckseitige Kältemittel, das das hindurch fließende Kältemittel in Flüssig- und Gasphasen trennt, und das darin das überschüssige Kältemittel innerhalb des Vorgangs speichert. Ein Dampfphasen-Kältemittelausgang des Akkumulators 18 ist mit einer Saugseite des Verdichters 11 gekoppelt. Auf diese Weise dient der Akkumulator 18, um das Ansaugen des Flüssigphasen-Kältemittels in den Verdichter 11 zu unterdrücken, um dadurch die Verdichtung der Flüssigkeit im Verdichter 11 zu behindern.
Nächstfolgend wird die Innenklimatisierungseinheit 30 unten beschrieben werden. Die Innenklimatisierungseinheit 30 ist innerhalb einer Messtafel (Instrumenttafel) an der Vorderseite des Fahrzeuginnenraums angeordnet. In der Einheit 30 sind im einen Außenmantel ausbildenden Gehäuse 31 ein Gebläse 32, der oben genannte Innenkondensor 12 und der Innenverdampfer 20 eingebracht.
Zur Strömung der in den Fahrzeuginnenraum eingeblasenen Luft im Fahrzeuginnenraum bildet das Gehäuse 31 einen Luftdurchlass aus. Das Gehäuse 31 besteht aus Harz (zum Beispiel, Polypropylen) mit einem gewissen Elastizitätsgrad und einer hervorragenden Festigkeit. Ein Innen-/Außenluftschalter 33, um zwischen der Luft (Innenluft) im Fahrzeuginnenraum und der Außenluft zu schalten, ist ganz oben in der Luftströmung des Fahrzeuginnenraums im Gehäuse 31 angeordnet.
Der Innen-/Außenluftschalter 33 ist mit dem Innenlufteinlass ausgestattet zur Einführung der Innenluft ins Gehäuse 31, und mit dem Außenlufteinlass zur Einführung der Außenluft darin. Eine Innen-/Außenluftschalttür ist innerhalb des Innen-/Außenluftschalters 33 angebracht, um fortlaufend die Öffnungsbereiche des Innenlufteinlasses und des Außenlufteinlasses einzustellen, um dadurch das Volumenverhältnis der Innenluft zur Außenluft zu ändern.
Das Gebläse 32 zum Blasen der durch den Innen-/Außenluftschalter 33 in den Fahrzeuginnenraum angesaugten Luft ist stromabwärtsseitig in der Luftströmung des Innen-/Außenluftschalters 33 angeordnet. Das Gebläse 32 ist ein Elektrogebläse, das einen durch einen Elektromotor angetriebenen Mehrschaufel-Zentrifugallüfter (Sciroccolüfter) enthält und dessen Anzahl der Drehungen (Luftvolumen) durch einen Steuerspannungsausgang vom Klimaanlageregler angesteuert wird.
Der Innenverdampfer 20 und der Innenkondensor 12 sind stromabwärtsseitig in der Luftströmung des Gebläses 32 in dieser Reihenfolge angeordnet relativ zur Luftströmung im Fahrzeuginnenraum. Kurzum ist der Innenverdampfer 20 stromaufwärtsseitig in der Strömungsrichtung der Luft im Fahrzeuginnenraum bezüglich des Innenkondensers 12 angeordnet.
Eine Luftmischtür 34 ist stromabwärtsseitig in der Luftströmung des Innenverdampfers 20 und stromaufwärtsseitig in der Luftströmung des Innenkondensors 12 angeordnet. Die Luftmischtür 34 stellt das Volumenverhältnis der durch den Innenkondensor 12 fließenden Luft unter der Luft ein, die durch den Innenverdampfer 20 geströmt ist. Ein Mischraum 35 ist stromabwärtsseitig in der Luftströmung des Innenkondensors 12 vorhanden, um einerseits die mit dem Kältemittel Wärme austauschende und am Innenkondensor 12 erhitzte Luft und andererseits die den Innenkondensor 12 umgehende und nicht erhitzte Luft zu mischen.
Luftauslässe zum Blasen der im Mischraum 35 gemischten, klimatisierten Luft in den Fahrzeuginnenraum als einen abzukühlenden interessanten Raum sind ganz unten in der Luftströmung des Gebläses 31 angeordnet. Die Luftauslässe (nicht gezeigt) umfassen spezifisch einen Vorderluftauslass zum Blasen der klimatisierten Luft nach dem Oberkörper eines Passagiers im Fahrzeuginnenraum, einen Fußluftauslass zum Blasen der klimatisierten Luft nach dem Fuß des Passagiers, und einen Entfrosterluftauslass zum Blasen der klimatisierten Luft nach der Innenseite einer Vorderscheibe des Fahrzeugs.
Die Luftmischtür 34 stellt das Volumenverhältnis der durch den Innenkondensor 12 fließenden Luft ein, um damit die Temperatur der im Mischraum 35 gemischten, klimatisierten Luft einzustellen, wodurch die Temperatur der aus jedem Luftauslass geblasenen klimatisierten Luft gesteuert wird. D. h., dass die Luftmischtür 34 als Temperatureinstellungsmittel zur Ausrichtung der Temperatur der in den Fahrzeuginnenraum geblasenen, klimatisierten Luft dient.
Kurzum dient die Luftmischtür 34 als Mittel zur Einstellung der Wärmeaustauschmenge zur Ausrichtung der auszutauschenden Wärmemenge, zwischen der Luft im Fahrzeuginnenraum und dem Kältemittel, das vom Verdichter 11 in den Innenkondensor 12 abgelassen wird, der als benutzerseitiger Wärmetauscher dient. Die Luftmischtür 34 wird von einem Servomotor (nicht gezeigt) angetrieben, dessen Betrieb auf der Basis der Steuersignale aus dem Klimaanlageregler angesteuert wird.
Der Vorderluftauslass, Fußluftauslass und Entfrosterluftauslass haben, an den jeweiligen Stromabwärtsseiten der Luftströmungen deren, eine Vordertür zur Einstellung eines Öffnungsbereichs des Vorderluftauslasses, eine Fußtür zur Einstellung eines Öffnungsbereichs des Fußluftauslasses, und eine Entfrostertür zur Einstellung eines Öffnungsbereichs des Entfrosterluftauslasses, (wobei alle Türen nicht gezeigt sind).
Die Vordertür, Fußtür und Entfrostertür dienen als Luftauslassbetriebschaltmittel zur Schaltung zwischen Luftauslassbetrieben. Die Türen werden von einem Servomotor (nicht gezeigt) angetrieben, dessen Betrieb auf der Basis der Steuersignal aus dem Klimaanlageregler über einen Verbindungsmechanismus oder ähnlichen angesteuert wird.
Nächstfolgend wird der Kühlmittelkreislauf 40 unten beschrieben werden. Der Kühlmittelkreislauf 40 ist ein Kühlmediumkreislauf zur Kühlung des Elektromotors MG zum Fahren, wobei das Kühlmittel (zum Beispiel eine wässrige Ethylenglykollösung) als Kühlmedium (Heizmedium) durch einen Kühlmitteldurchlass umlaufen darf, der im obigen Elektromotor MG zum Fahren ausgebildet ist, der eine der wärmeerzeugenden in Betrieb, fahrzeuggelagerten Vorrichtungen ist.
Der Kühlmittelkreislauf 40 ist mit einer Kühlmittelpumpe 41, einem elektrischen Dreiwegeventil 42, dem Heizkörper 70 des Verbundwärmetauschers 16 und einem Bypass-Durchgang 44 ausgestattet, damit das Kühlmittel um den Heizkörper 70 umgeleitet werden kann.
Die Kühlmittelpumpe 41 ist eine elektrische Pumpe zum Auspressen des Kühlmittel in einen innerhalb des Elektromotors MG zum Fahren ausgebildeten Kühlmitteldurchlass im Kühlmittelkreislauf 40, und dessen Anzahl der Drehungen (Flussrate) von einem Steuersignal aus dem Klimaanlageregler angesteuert wird. Dementsprechend dient die Kühlmittelpumpe 41 als Kühlleistungseinstellungsmittel zur Ausrichtung der Kühlmöglichkeit, durch Verändern der Flussrate des Kältemittels zur Kühlung des Elektromotors MG zum Fahren.
Das Dreiwegeventil 42 schaltet zwischen einem Kühlmediumkreislauf zum Fließen des Kühlmittels in einen Heizkörper 70, wodurch die Einlassseite der Kühlmittelpumpe 41 mit der Auslassseite des Heizkörpers 70 angeschlossen wird, und einem anderen Kühlmediumkreislauf zum Fließen des Kühlmittels, um den Heizkörper 70 umzugehen, wodurch die Einlassseite der Kühlmittelpumpe 41 mit der Auslassseite des Bypass-Durchgangs 44 angeschlossen wird. Das Dreiwegeventil 42, dessen Betrieb von einem Steuerspannungsausgang aus dem Klimaanlageregler geregelt werden, dient als Kreislaufschaltmittel, um zwischen den Kühlmediumleitungen hin und herzuschalten.
D. h., dass der Kühlmittelkreislauf 40 dieser Ausführungsform zwischen einem Kühlmediumkreislauf zum Umlaufen des Kühlmittels aus der Kühlmittelpumpe 41 zum Elektromotor MG zum Fahren, dem Bypass-Durchgang 44 und der Kühlmittelpumpe, in dieser Reihenfolge wie durch den gestrichelten Pfeil der 1 oder ähnlichen dargestellt, und einem anderen Kühlmediumkreislauf zum Umlaufen des Kühlmittels aus der Kühlmittelpumpe 41 zum Elektromotor MG zum Fahren, dem Heizkörper 70 und der Kühlmittelpumpe 41, in dieser Reihenfolge wie durch einen gestrichelten Pfeil der 2 oder ähnlichen dargestellt, schalten kann.
Dann, wenn das Dreiwegeventil 42 auf den Kühlmediumkreislauf schaltet, damit das Kühlmittel den Heizkörper 70 während des Betriebs des Elektromotors MG zum Fahren umgeht, wird die Temperatur des Kühlmittels erhöht, ohne seine Wärme in den Heizkörper 70 abzuführen. Dann, wenn das Dreiwegeventil 42 auf den Kühlmediumkreislauf schaltet, damit das Kühlmittel den Heizkörper 70 umgehen kann, wird die im Elektromotor MG zum Fahren erhaltene (erzeugte) Wärme im Kühlmittel gespeichert.
Im Gegenteil, wenn das Dreiwegeventil 42 auf den Kühlmediumkreislauf schaltet, damit das Kühlmittel durch den Heizkörper 70 während des Betriebs des Elektromotors MG zum Fahren strömt, fließt das Kühlmittel in den Heizkörper 70 und dann mit der vom Gebläselüfter 17 geblasenen Außenluft Wärme austauscht. Der Wärmetauscher 16 dieser Ausführungsform ermöglicht das in den Heizkörper 70 einströmende Kühlmittel, um nicht nur mit der Außenluft, sondern auch mit dem durch den Außenwärmeaustauschteil 60 strömenden Kältemittel Wärme auszutauschen.
Der Verbundwärmetauscher 16 dieser Ausführungsform wird nächstfolgend detailliert anhand der 5 bis 11 beschrieben werden. 5 zeigt eine perspektivische Ansicht des Grundrisses des Wärmetauschers 16 dieser Ausführungsform. 6(a) zeigt eine Vorderansicht eines Rohrs 61 für Kältemittel (Rohr 71 für ein Kühlmedium) des Außenwärmeaustauschteils 60 (Heizkörpers 70) in der ersten Ausführungsform. 6(b) zeigt eine Seitenansicht des Rohrs der 6(a). 7 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht entlang der Linie VII-VII der 6(a). 8 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie VIII-VIII der 6(a).
9 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht entlang der Linie IX-IX der 6(a). 10 zeigt eine schematische Perspektivansicht zur Erklärung der Strömungen des Kältemittels und des Kühlmittels im Wärmetauscher 16.
Wie in 5 gezeigt umfassen der Außenwärmeaustauschteil 60 und der Heizkörper 70 des Wärmetauschers 16 eine Mehrzahl von Rohren (61 und 71) zum Fließen des Kältemittels oder Kühlmittels hindurch, und Behälter (62 und 72) zur Sammlung und Verteilung, die an der Endseite jedes Rohrs in Längsrichtung angeordnet und zur Sammlung und Verteilung des durch die Rohre fließenden Kältemittels beziehungsweise Kühlmittels angepasst sind, die die so genannte Behälter- und Rohr-Wärmetauscherstruktur ausbilden.
Spezifisch umfasst der Außenwärmeaustauschteil 60 eine Mehrzahl von Kältemittelrohren 61, zur Ermöglichung eines Hindurchfließens des Kältemittels als einer ersten Flüssigkeit, und einen kältemittelseitigen Ausgleichsbehälter 62, der sich in der Laminierungsrichtung der Rohre 61 erstreckt, um das durch die Kältemittelrohre 61 fließende Kältemittel zu sammeln oder verteilen. Der Außenwärmeaustauschteil 60 ist ein Wärmeaustauschteil zum Wärmeaustausch zwischen dem durch die Rohre 61 fließenden Kältemittel und Luft (vom Gebläselüfter 17 eingeblasener Außenluft) als einer um die Kältemittelrohre 61 umgehenden dritten Flüssigkeit.
Demgegenüber umfasst der Heizkörper 70 eine Mehrzahl von Kühlmittelrohren 71, zur Ermöglichung eines Hindurchfließens des Kältemittels als einer zweiten Flüssigkeit, und einen kühlmittelseitigen Ausgleichsbehälter 72, der sich in der Laminierungsrichtung der Rohre 71 erstreckt, und das durch die Rohre fliessende 71 Kühlmittel zu sammeln oder verteilen. Der Heizkörper 70 ist ein Wärmeaustauschteil zum Wärmeaustausch zwischen dem durch die Rohre 71 fließenden Kühlmittel und der um die Rohre 71 fließenden Luft (vom Gebläselüfter 17 eingeblasener Außenluft).
In dieser Ausführungsform, wie gezeigt in 6(a) und 6(b), benutzen das Kältemittelrohr 61 und das Kühlmediumrohr 71 jeweils das sogenannte Plattenrohr, welches durch Kontaktierung eines Paars Platten 61a und 61b (71a und 71b) mit konkaven und konvexen Teilen an einer Oberfläche jeder Platte ausgebildet wird, um das Zentrum einer Platte mit dem der anderen auszurichten. Die Platten 61a und 61b (71a und 71b) sind aus Metall mit ausgezeichneter Wärmeleitfähigkeit (Aluminiumlegierung in dieser Ausführungsform) ausgebildet.
Die Kältemittelrohre 61 und die Kühlmittelrohre 71 weisen in dieser Ausführungsform dieselbe Basisstruktur auf. 6(a) und 6(b) stellen das Kältemittelrohr 61 dar, wobei Bauteile des Kühlmediumrohrs 71, die Bauteilen des Kältemittelrohrs 61 entsprechen, mit jeweiligen Referenznummern in Klammern bezeichnet sind.
Wie in 5 gezeigt erstrecken sich die Kältemittelrohre 61 und die Kühlmittelrohre 71 in der Richtung, die den kältemittelseitigen Ausgleichsbehälter 62 mit dem nachstehend zu beschreibenden kühlmediumseitigen Ausgleichsbehälter 72 verbindet, und sind zwischen dem kältemittelseitigen Ausgleichsbehälter 62 und dem kühlmediumseitigen Ausgleichsbehälter 72 angeordnet. Kurzum ist der kältemittelseitige Ausgleichsbehälter 62 an einer Endseite jedes des Kältemittelrohrs 61 und des Kühlmediumrohrs 71 in der Längsrichtung positioniert. Der kühlmediumseitige Ausgleichsbehälter 72 ist an der anderen Endseite jedes des Kältemittelrohrs 61 und des Kühlmediumrohrs 71 in der Längsrichtung positioniert.
In jedem des Kältemittelrohrs 61 und des Kühlmediumrohrs 71 liegen ein Ende in der Längsrichtung fest am kältemittelseitigen Ausgleichsbehälter 62 und das andere Ende in der Längsrichtung fest am kühlmediumseitigen Ausgleichsbehälter 72.
Wie in 6(a) und 6(b) gezeigt, erstreckt sich das Kältemittelrohr 61 in der Längsrichtung des Kältemittelrohrs 61 (in der Richtung senkrecht zur Fließrichtung der vom Gebläselüfter 17 eingeblasenen Außenluft). Wie gezeigt in der Querschnittsansicht der 7, sind Kältemittelströmungswege 61c mit einem flachen Abschnitt in zwei Linien in der Strömungsrichtung A der vom Gebläselüfter 17 eingeblasenen Außenluft angeordnet. So ist die Außenfläche eines den Kältemittelströmungsweg 61c der Kältemittelrohre 61 ausbildenden Teils eine flache Oberfläche 61b, die sich parallel zur Strömungsrichtung der vom Gebläselüfter 17 eingeblasenen Außenluft erstreckt.
Wie gezeigt in der Querschnittsansicht der 8, ist das Ende jedes der beiden in zwei Linien am kältemittelseitigen Ausgleichsbehälter 62 angeordneten Kältemittelströmungswege 61c also am Ende des Kältemittelrohrs 61 äußerlich geöffnet. In dieser Ausführungsform ist der kältemittelseitige Ausgleichsbehälter 62 am geöffneten Ende des Kältemittelströmungswegs 61c gesetzt, so dass beide Kältemittelströmungswege 61c mit dem Innenraum des kältemittelseitigen Ausgleichsbehälters 62 in Kommunikation stehen.
Demgegenüber, wie gezeigt in der Querschnittsansicht der 9, ist das andere Ende jedes der beiden in zwei Linien am kühlmediumseitigen Ausgleichsbehälter 72 angeordneten Kältemittelströmungswege 61c also am Äußeren des Kältemittelrohrs 61 nicht äußerlich geöffnet, und die Kältemittelströmungswege 61c werden in zwei Linien durch einen kältemittelseitigen Wendeteil 61e zusammen verbunden. Auf diese Weise steht der Innenraum des kühlmediumseitigen Ausgleichsbehälters 72 mit dem Kältemittelrohr 61 nicht in Kommunikation, sodass die zweilinigen Kältemittelströmungswege 61c miteinander in Kommunikation stehen.
Auf diese Weise ist im Kältemittelrohr 61 dieser Ausführungsform der kältemittelseitige Wendeteil 61e positioniert näher am kühlmediumseitigen Ausgleichsbehälter 72 als am kältemittelseitigen Ausgleichsbehälter 62. Wie dargestellt durch den ausgefüllten Pfeil der 10, ist die Strömungsrichtung des in einen der in zwei Linien angeordneten Kältemittelströmungswege 61c einströmenden Kältemittels vom kältemittelseitigen Ausgleichsbehälter 62 heraus also umgekehrt am kältemittelseitigen Wendeteil 61e, und nach dem anderen Kältemittelströmungsweg 61c gerichtet, um zum kältemittelseitigen Ausgleichsbehälter 62 zurückzufließen.
Ein Bereich eines Kältemitteldurchgangs der kältemittelseitigen Wendestelle 61e ist grösser als der eines Kältemitteldurchgangs des Kältemittelströmungswegs 61c. D. h., dass der Bereich des Kältemitteldurchgangs eines Zwischenteils des kältemittelseitigen Wendeteils 61e größer ist als der jeder eines Kältemitteleinlaufteils und eines Kältemittelauslaufteils des kältemittelseitigen Wendeteils 61e, die an den Kältemittelströmungsweg 61c angeschlossen sind. Der Kältemitteldurchgangsbereich wird als eine Querschnittsfläche bestimmt, die senkrecht zur Fließrichtung des Kältemittels liegt.
Ein Vergrößerungsteil 61f ist vorgesehen zur Vergrößerung des Kältemitteldurchgangsbereichs des Kältemittelströmungswegs 61c, am anderen Ende des Kältemittelströmungswegs 61c des Kältemittelrohrs 61 entgegen der kältemittelseitigen Wendestelle 61e. Beide Kältemittelströmungswege 61c stehen mit dem Innenraum des kältemittelseitigen Ausgleichsbehälters 62 über den Vergrößerungsteil 61f in Kommunikation. Der Vergrößerungsteil 61f ist ausgebildet, um einen Oberflächenbereich der Innenseite des Kältemittelrohrs 61 zu vergrößern und dabei den Druckwiderstand zu verbessern.
Eine innere Rippe 65 zur Förderung des Wärmeaustauschs zwischen dem Kältemittel und der vom Gebläselüfter 17 eingeblasenen Außenluft ist innerhalb des Kältemittelströmungswegs 61c des Kältemittelrohrs 61 angeordnet. Die innere Rippe 65 wird durch Biegung einer dünnen Metallplatte zu einer welligen Form gebildet. Wie in 8 und 9 gezeigt, ragen die beiden Enden der inneren Rippe 65 jeweils in die Längsrichtung in den Innenraum des Vergrößerungsteils 61f und des kältemittelseitigen Wendeteils 61e hinein.
Im Kühlmediumrohr 71, wie im Kältemittelrohr 61, sind Kühlmediumströmungswege 71c mit einem flachen Abschnitt in zwei Linien in der Strömungsrichtung A der vom Gebläselüfter 17 eingeblasenen Außenluft angeordnet. So ist die Außenfläche eines den Kühlmediumströmungsweg 71c des Kühlmediumrohrs 71 ausbildenden Teils eine flache Oberfläche 71b, die sich parallel zur Strömungsrichtung der vom Gebläselüfter 17 eingeblasenen Außenluft erstreckt.
Jeder Kühlmediumströmungsweg 71c des Kühlmediumrohrs 71 umfasst ein Ende am kühlmediumseitigen Ausgleichsbehälter 72 in Kommunikation mit dem Innenraum des kühlmediumseitigen Ausgleichsbehälters 72. Die anderen Enden beider Kühlmediumströmungswege 71c am Kältemittel-Ausgleichsbehälter 62 sind mit dem kühlmediumseitigen Wendeteil 71e verbunden, die dieselbe Struktur haben als die des kältemittelseitigen Wendeteils 61e.
So im Kühlmediumrohr 71, ist der kühlmediumseitige Wendeteil 71e näher am kältemittelseitigen Ausgleichsbehälter 62 als am Kühlmittel-Ausgleichsbehälter 72 positioniert. Wie dargestellt durch den gestrichelten Pfeil der 10, ist die Strömungsrichtung des in einen der in zwei Linien angeordneten Kühlmediumströmungswege 71c einströmenden Kältemittels vom kühlmediumseitigen Ausgleichsbehälter 72 heraus also umgekehrt am kühlmediumseitigen Wendeteil 71e, und fließt in den anderen Kältemittelströmungsweg 71c, um zum kühlmediumseitigen Ausgleichsbehälter 72 zurückzufließen.
Eine innere Rippe 75 zur Förderung des Wärmeaustauschs zwischen dem Kühlmittel und der vom Gebläselüfter 17 eingeblasenen Außenluft ist innerhalb des Kühlmediumströmungswegs 71c des Kühlmediumrohrs 71 angeordnet. Die innere Rippe 75 weist dieselbe Struktur auf als die der inneren Rippe 65, die im Kältemittelströmungsweg 61c angeordnet ist. Beide Enden der inneren Rippe 75 ragen jeweils in die Längsrichtung in den Innenraum des Vergrößerungsteils 71f und des kältemittelseitigen Wendeteils 71e hinein.
Im Kältemittelrohr 61 und im Kühlmediumrohr 71 sind die ebenen Oberflächen 61d und 71d der Außenflächen der Rohre laminiert parallel mit einem dazwischen vorgegebenen Abstand. D. h., dass das Kältemittelrohr 61 zwischen den Kühlmediumrohren 71 angeordnet ist. Im Gegenzug ist das Kältemittelrohr 71 zwischen den Kühlmediumrohren 61 angeordnet.
Ein Raum, der im Kältemittelrohr 61 und im Kühlmediumrohr 71 angebracht ist, bildet einen äußeren Luftdurchlass 16a (dritten Flüssigkeitsdurchlass) aus, zur Ermöglichung eines Hindurchfließens der vom Gebläselüfter 17 eingeblasenen Außenluft.
Im Außenluftdurchlass 16a ist eine äußere Rippe 50 in Verbindung mit der ebenen Fläche 61d des Kältemittelrohrs 61 und der ebenen Fläche 71d des Kühlmediumrohrs 71 angeordnet, die einander entgegengesetzt sind. Die äußere Rippe 50 kann den Wärmeaustausch zwischen der Außenluft und dem Kältemittel im Außenwärmeaustauschteil 60 und den Wärmeaustausch zwischen der Außenluft und dem Kühlmittel im Heizkörper 70 fördern. Ferner ermöglichen die äußeren Rippen 50 den Wärmeübertrag zwischen dem durch das Kältemittelrohr 61 fließenden Kältemittel und dem durch das Kühlmediumrohr 71 fließenden Kühlmittel.
Die äußere Rippe 50 zum Einsatz ist eine wellenförmige Rippe, die durch Biegung einer dünnen Metallplatte zu einer welligen Form gebildet wird. In dieser Ausführungsform ist die äußere Rippe 50 mit sowohl mit dem Kältemittelrohr 61 als auch mit dem Kühlmediumrohr 71 gekoppelt, was den Wärmeübertrag zwischen dem Kältemittelrohr 61 und dem Kühlmediumrohr 71 erlaubt.
Nachstehend werden die detaillierten Strukturen des Kältemittelrohrs 61, des Kühlmediumrohrs 71, des kältemittelseitigen Ausgleichsbehälters 62 und des kühlmediumseitigen Ausgleichsbehälters 72 unten beschrieben mit Bezugnahme auf 11. 11 zeigt eine schematische Teilexplosionsperspektivansicht des Wärmetauschers 16. Zum besseren Verständnis wird in 11 die Darstellung der äußeren Rippe 50 unterlassen.
Wie in 11 gezeigt, umfasst jedes Kältemittelrohr 61 einen stromaufwärtsseitig des kältemittelseitigen Wendeteils 61e angeordneten Kältemittelrohr-Aufwärtsteil 611 und einen stromabwärtsseitig des kältemittelseitigen Wendeteils 61e angeordneten Kältemittelrohr-Abwärtsteil. D. h., dass das Kältemittelrohr 61 dieser Ausführungsform aus dem Kältemittelrohr-Aufwärtsteil 611, dem kältemittelseitigen Wendeteil 61e und dem Kältemittelrohr-Abwärtsteil besteht. Im Kältemittelrohr 61 dieser Ausführungsform ist der Kältemittelrohr-Aufwärtsteil 611 stromabwärtsseitig in der Strömungsrichtung A der Außenluft im Verhältnis zum Kältemittelrohr-Abwärtsteil angeordnet.
Im Gegensatz enthält jedes Kühlmediumrohr 71 einen Kühlmediumrohr-Aufwärtsteil 711, der am kühlmediumseitigen Wendeteil 71e stromauwärtsseitig angeordnet ist, und einen Kühlmediumrohr-Abwärtsteil 712, der am kühlmediumseitigen Wendeteil 71e stromabwärtsseitig angeordnet ist. So besteht das Kühlmediumrohr 71 dieser Ausführungsform aus dem Kühlmediumrohr-Aufwärtsteil 711, aus dem kühlmediumseitigen Wendeteil 71e und dem Kühlmediumrohr-Abwärtsteil 712. Im Kühlmediumrohr 71 dieser Ausführungsform ist der Kühlmediumrohr-Aufwärtsteil 711 stromaufwärtsseitig in der Strömungsrichtung A der Außenluft im Verhältnis zum Kühlmediumrohr-Abwärtsteil 712 angeordnet.
Die Kältemittelrohre 61 und die Kühlmittelrohre 71 sind in dieser Ausführungsform derart angeordnet, dass die Aufwärtsteile 611 des Kältemittelrohrs und die Abwärtsteile 712 des Kühlmediumrohrs in der Laminierungsrichtung der Rohre 61 und 71 liegen und sodass die Abwärtsteile 612 des Kältemittelrohrs und die Aufwärtsteile 711 des Kühlmediumrohrs in der Laminierungsrichtung der Rohre 61 und 71 liegen.
Bei dieser Anordnung fließt das durch das Kältemittelrohr 61 fließende Kältemittel von der Stromabwärtsseite in der Strömungsrichtung der Außenluft zur Stromaufwärtsseite davon, und das durch das Kühlmediumrohr 71 fließende Kühlmittel fließt von der Stromaufwärtsseite in der Strömungsrichtung der Außenluft zur Abwärtsseite davon. In den Kältemittelrohren 61 und in den Kühlmediumrohren 71 also ist die Strömungsrichtung des durch das Kältemittelrohr 61 fließenden Kältemittels der des durch das Kühlmittelrohr 71 fließenden Kühlmittels entgegengesetzt im Verhältnis zur Strömungsrichtung A der Außenluft.
Dann werden der kältemittelseitige Ausgleichsbehälter 62 und der zu beschreibende kühlmediumseitige Ausgleichsbehälter 72 nachstehend beschrieben. Der kältemittelseitige Ausgleichsbehälter 62 weist dieselbe Basisstruktur auf als die des kühlmediumseitigen Ausgleichsbehälters 72. Der kältemittelseitige Ausgleichsbehälter 62 enthält eine kältemittelseitige Platte 63, an welcher die Kältemittelrohre 61 und die Kühlmediumrohre 71 befestigt sind, und einen kältemittelseitigen Behälter 64, der an der kältemittelseitigen Platte 63 befestigt ist.
Ein Teil der kältemittelseitigen Platte 63, der jedem Kältemittelrohr 61 entspricht, ist mit einem durch die Platte eindringenden Kommunikationsloch ausgestattet. Das Kältemittelrohr 61 wird durch das Kommunikationsloch eingeführt. So steht der Kältemittelströmungsweg 61c jedes Kältemittelrohrs 61 mit dem Innenraum des kältemittelseitigen Ausgleichsbehälters 62 in Kommunikation. Die Breite des Teils des Kältemittelrohrs 61, der ins Kommunikationsloch in der Strömungsrichtung der Außenluft eingeführt wird, ist kürzer als diese des Kältemittelströmungswegs 61c.
In ähnlicher Weise ist ein Teil der kältemittelseitigen Platte 63, der jedem Kühlmediumrohr 71 entspricht, mit einem durch die Platte eindringenden Kommunikationsloch ausgestattet. Das Kältemittelrohr 71 wird ins Kommunikationsloch eingeführt, sodass das Loch geschlossen ist. Die Breite des Teils des Kühlmediumrohrs 71, das ins Kommunikationsloch in der Strömungsrichtung der Außenluft eingeführt wird, ist kürzer als diese des Kühlmediumströmungswegs 71c.
Die kältemittelseitige Platte 63 ist am kältemittelseitigen Behälter 64 befestigt, um dadurch einen konkaven Teil 63a auszubilden, nämlich zur Untergliederung eines zwischen der Platte 63 und dem Behälter 64 hergestellten Raums. Der konkave Teil 63a ist über den ganzen Bereich der kältemittelseitigen Platte 63 in der Längsrichtung vorgesehen.
Der kältemittelseitige Behälter 64 ist an der kältemittelseitigen Platte 63 befestigt, um dadurch einen Sammelraum 62a zur Sammlung des Kältemittels darin und einen Verteilraum 62b zur Verteilung des Kältemittels auszubilden. Spezifisch wird der kältemittelseitige Behälter 64 durch Pressen einer ebenen Metallplatte zu einer Doppelberg-(W)-Form gebildet, wie in der Längsrichtung gesehen.
Ein mittlerer Teil 64a der Doppelberg-Form des kältemittelseitigen Behälters ist mit dem konkaven Teil 63a der kältemittelseitigen Platte 63 gekoppelt, die den Innenraum in den Sammelraum 62a und den Verteilraum 62b unterteilt. Bei dieser Ausführungsform liegt der Sammelraum 62a auf der windzugewandten Seite in der Strömungsrichtung A der Außenluft und der Verteilraum 62b liegt auf der windabgewandten Seite in der Strömungsrichtung A der Außenluft.
Wie oben erläutert erstreckt sich das Kältemittelrohr 61 durch das Kommunikationsloch der kältemittelseitigen Platte 63, sodass die Kältemittelströmungswege 61c (Kältemittelrohr-Abwärtsteil), die auf der windzugewandten Seite in der Strömungsrichtung A der Außenluft liegen, mit dem Sammelraum 62a in Kommunikation gebracht werden, während die Kältemittelströmungswege 61c (Kältemittelrohr-Aufwärtsteil 611) die auf der windabgewandten Seite in der Strömungsrichtung A der Außenluft liegen, mit dem Verteilraum 62b in Kommunikation gebracht werden.
Wie in 5 gezeigt, ist ein Ende des kältemittelseitigen Behälters 64 in der Längsrichtung mit einem Kältemitteleinführungsrohr 64b, zur Einführung des Kältemittels in den Verteilraum 62b und einem Kältemittelleitungsrohr 64c zur Leitung des Kältemittels vom Sammelraum 62a verbunden. Das andere Ende des kältemittelseitigen Behälters 64 in der Längsrichtung wird durch ein Verschlusselement geschlossen.
Auch wie in 11 gezeigt, enthält der kühlmediumseitige Ausgleichsbehälter 72 eine kühlmediumseitige Platte 73 und einen kühlmediumseitigen Behälter 74. Das Kühlmediumrohr 71 erstreckt sich durch ein Kommunikationsloch, das am Teil der Kühlmediumplatte 73 vorgesehen ist, die dem Kühlmediumrohr 71 entspricht. Das Kältemittelrohr 61 wird in ein anderes Kommunikationsloch eingeführt, das am Teil der Kühlmediumplatte 73 vorgesehen ist, die dem Kältemittelrohr 61 entspricht.
Der kühlmediumseitige Behälter 74 ist an der kühlmediumseitigen Platte 73 befestigt, was die Kopplung eines konkaven Teils 73a der kühlmediumseitigen Platte mit einem mittleren Teil 74a in der Doppelberg-Form des kühlmediumseitigen Behälters 74, der den Innenraum in einen Sammelraum 72a zur Sammlung des Kältemittels darin und einen Verteilraum 72b zur Verteilung des Kältemittels unterteilt. Bei dieser Ausführungsform liegt der Verteilraum 72b auf der windabgewandten Seite in der Strömungsrichtung A der Außenluft und der Sammelraum 72a liegt auf der windzugewandten Seite in der Strömungsrichtung A der Außenluft.
Wie oben erläutert erstreckt sich das Kühlmediumrohr 71 durch das Kommunikationsloch der kühlmediumseitigen Platte 73, sodass die Kühlmediumströmungswege 71c (Kühlmediumrohr-Aufwärtsteil 711), die auf der windzugewandten Seite in der Strömungsrichtung A der Außenluft liegen, mit dem Verteilraum 72b in Kommunikation gebracht werden, während die Kühlmediumströmungswege 71c (Kühlmediumrohr-Abwärtsteil 712), die auf der windabgewandten Seite in der Strömungsrichtung A der Außenluft liegen, mit dem Sammelraum 72a in Kommunikation gebracht werden.
Wie in 5 gezeigt, ist ein Ende des kühlmediumseitigen Behälters 74 in der Längsrichtung an einem Kühlmediumeinführungsrohr 74b, zur Einführung des Kältemittels in den Verteilraum 72b, und an einem Kühlmediumleitungsrohr 74c zur Führung und Ableitung des Kühlmedium aus dem Sammelraum 72a angeschlossen. Das andere Ende des kühlmediumseitigen Behälters 72 in der Längsrichtung wird durch ein Verschlusselement geschlossen.
Auf diese Weise, im Wärmetauscher 16 dieser Ausführungsform, wie gezeigt in der schematischen Perspektivansicht der 10, fließt das Kältemittel, das in den Verteilraum 62b des kältemittelseitigen Ausgleichsbehälters 62 über das Kältemitteleinführungsrohr 64b eingeführt wird, in jeden Kältemittelströmungsweg 61c (Kältemittelrohr-Aufwärtsteil 611) eines der Kältemittelrohre 61, die in zwei Linien auf der windabgewandten Seite in der Strömungsrichtung A der Außenluft angeordnet sind.
Dann fließt das von jedem Kältemittelströmungsweg 61c, das auf der windabgewandten Seite (Kältemittelrohr-Aufwärtsteil 611) angeordnet ist, fließende Kältemittel in den anderen Kältemittelströmungsweg 61, der auf der windzugewandten Seite (Kältemittelrohr-Abwärtsteil) über den kältemittelseitigen Wendeteil 61e liegt. Ferner werden die von den Kältemittelströmungswegen 61c fließenden Kältemittel (Kältemittelrohr-Abwärtsteil), die auf der windzugewandten Seite angeordnet sind, in den Sammelraum 62a des kältemittelseitigen Ausgleichsbehälters 62 gesammelt, und anschließend vom Kältemittelleitungsrohr 64c abgeleitet.
Im Wärmetauscher 16 dieser Ausführungsform also fließt das Kältemittel und dreht vom Kältemittelströmungsweg 61c herum auf der windabgewandten Seite des Kältemittelrohrs 61 (Aufwärtsteil 611 des Kältemittelrohr) zum kältemittelseitigen Wendeteil 61e und zum Kältemittelströmungsweg 61c auf der windzugewandten Seite des Kältemittelrohrs 61 (Kältemittelrohr-Abwärtsteil) in dieser Reihenfolge um.
In ähnlicher Weise fließt das Kühlmittel und dreht vom Kühlmediumströmungsweg 71c herum auf der windzugewandten Seite des Kühlmediumrohrs 71 (Kühlmediumrohr-Aufwärtsteil 711) zum kühlmediumseitigen Wendeteil 71e und zum Kühlmediumströmungsweg 71c auf der windabgewandten Seite des Kühlmediumrohrs 71 (Kühlmediumrohr-Abwärtsteil 712) in dieser Reihenfolge um. Die Strömungsrichtung der durch die benachbarten Kältemittelrohre 61 fließenden Kältemittel ist der Richtung der durch die benachbarten Kühlmediumrohre 71 fließenden Kühlmittel in der Längsrichtung der Rohre 61 und 71 und in der Strömungsrichtung der Außenluft (was als ”entgegengesetzte Strömungsstruktur” angedeutet ist) entgegengesetzt.
Bauteile der obigen inneren Rippen 65 und 72, der kältemittelseitige Ausgleichsbehälter, der kühlmediumseitige Ausgleichsbehälter 72 und die äußere Rippe 50 bestehen aus demselben Metall als dem der Platten 61a, 61b, 71a und 71b, die das Kältemittelrohr 61 und das Kühlmediumrohr 71 ausbilden.
Ein Herstellungsverfahren des Wärmetauschers 16 wird jetzt unten beschrieben werden. Zuerst werden die Kältemittelrohre 61, die Kühlmediumrohre 71, der kältemittelseitige Ausgleichsbehälter 62 und der Kühlmittel-Ausgleichsbehälter 72 zeitweilig befestigt (was als eine ”zeitweilige Befestigungsstufe des Rohrs und des Behälters” bezeichnet ist).
Spezifisch sind im Kältemittelrohr 61 die Platten 61a und 61b zusammengebaut, sodass das Zentrum der einen Platte mit dem der anderen Platte ausgerichtet wird, wobei die innere Rippe am Kältemittelströmungsweg 61c versehen ist. Ein Krallteil wird in wenigstens einer der Stromaufwärtsseite und der Stromabwärtsseite der Platte 61 in der Strömungsrichtung der Außenluft ausgebildet (in dieser Ausführungsform, im ganzen Bereich in der senkrechten Richtung). Der Krallteil wird nach der Platte 61b hin gebogen.
Bei dieser Ausführungsform umfasst die Platte 61a Krallteile 61g, die zwischen den Kältemittelströmungswege 61c in zwei Linien angeordnet ausgebildet sind, und die Krallteile sind in in der Platte 61b ausgebildeten Durchgangslöchern gebogen, sodass die Platte 61a an der Platte 61b zeitweilig befestigt ist. In ähnlicher Weise sind im Kühlmediumrohr 71 die Platten 71a und 71b und die innere Rippe 75 zeitweilig zusammen befestigt.
Im kältemittelseitigen Ausgleichsbehälter 62 werden die kältemittelseitige Platte 63 und der Kältemittelbehälter 64 zusammengeführt, indem die an den äußeren Umfangsenden des kältemittelseitigen Behälters 64 ausgebildeten Krallteile über die Kältemittelplatte 63 gebogen werden, sodass die Platten 63 und 64 zeitweilig befestigt sind. Im Kühlmittel-Ausgleichsbehälter 72 sind auch die kühlmediumseitige Platte 73 und der Kühlmediumbehälter 74 zeitweilig befestigt.
Die Reihenfolge der zeitweiligen Befestigung des Kältemittelrohrs 61, des Kühlmediumrohrs 71, des kältemittelseitigen Ausgleichsbehälters 62 und des kühlmediumseitigen Ausgleichsbehälters 72 ist auf die oben genannte nicht beschränkt.
Anschließend werden das Kältemittelrohr 61 und das Kühlmediumrohr 71 in die Kommunikationslöcher eingebracht, die jeweils in der kältemittelseitigen Platte 63 des Kältemittel-Ausgleichsbehälters 62 und in der kühlmediumseitigen Platte 73 des kühlmediumseitigen Ausgleichsbehälters 72 angeordnet sind.
Zu dieser Zeit werden in dieser Ausführungsform die Rohre derart eingesteckt, dass der Abstand zwischen der Kante einer Öffnung des entsprechenden Kommunikationslochs und jedem der Wendeteile 61e und 71e und der Vergrößerungsteile 61f und 71f 3 mm oder weniger beträgt.
Die äußeren Rippen 50 werden eingefügt und an den Außenluftdurchlässen 16a zeitweilig befestigt, die in den Kältemittelrohren 61 und in den Kühlmediumrohren 71 ausgebildet sind, und anschließend werden die jeweiligen Einführungs-/Leitungsrohre 64b, 64c, 74b und 74c zeitweilig befestigt (was als ”zeitweilige Befestigungsstufe eines Wärmetauschers” bezeichnet ist).
Nach der Befestigung des zeitweilig mit einer Drahtspannvorrichtung oder ähnliches zusammengebauten Wärmetauschers 16 wird der ganze Wärmetauscher 16 in einen Heizofen gesetzt und erhitzt. Zu dieser Zeit wird das vorher plattierte Lot an der Oberfläche jedes Bauteils geschmolzen, und der Wärmetauscher 16 wird gekühlt, bis das Lot erneut erstarrt wird. Als Ergebnis sind die jeweiligen Bauteile integral gelötet (was als ”Kontaktierungsstufe des Wärmetauschers” bezeichnet ist). Mit dem oben genannten Verfahren kann der Wärmetauscher einschließlich des Außenwärmeaustauschteils 60 und des Heizkörpers 70 hergestellt werden, die miteinander integral sind.
Wie hier aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist, entspricht der Außenwärmeaustauschteil 60 dieser Ausführungsform einem ersten Wärmeaustauschteil; das Kältemittelrohr 61 entspricht einem ersten Rohr; der kältemittelseitige Ausgleichsbehälter 62 entspricht einem ersten Behälter; und der kältemittelseitige Wendeteil 61e entspricht einem ersten Wendeteil, zum Beispiel.
Der Kältemittelrohr-Aufwärtsteil 611 des Kühlmediumrohrs 61 entspricht einem ersten Rohr-Aufwärtsteil; und der Kältemittelrohr-Abwärtsteil 612 entspricht einem ersten Rohr-Abwärtsteil, zum Beispiel.
Demgegenüber entspricht der Heizkörper 70 einem zweiten Wärmetauscher; das Kühlmediumrohr 71 entspricht einem zweiten Rohr; der kühlmediumseitige Ausgleichsbehälter 72 entspricht einem zweiten Behälter; und der kühlmediumseitige Wendeteil 71e entspricht einem zweiten Wendeteil, zum Beispiel.
Der Kühlmediumrohr-Aufwärtsteil 711 des Kühlmediumrohrs 71 entspricht einem zweiten Rohr-Aufwärtsteil; und der Kühlmediumrohr-Abwärtsteil 712 entspricht einem zweiten Rohr-Abwärtsteil, zum Beispiel.
Jetzt wird eine elektrische Steuereinheit dieser Ausführungsform unten beschrieben werden. Der Klimaanlageregler besteht aus dem bekannten Microrechner aufweisend eine CPU, einen ROM und einen RAM und die Peripheriestromkreise davon. Die Steuereinheit steuert den Betrieb jeder der verschiedenen Arten von Klimaanlageregler 11, 15a, 15b, 17, 41 und 42, die an ihren Ausgang angeschlossen sind, indem basiert auf im ROM gespeicherten Klimatisierungssteuerungsprogrammen unterschiedliche Vorgänge und Behandlungsarbeiten ausgeführt werden.
Eine Gruppe von unterschiedlichen Sensoren zur Klimatisierungssteuerung ist mit der Eingangsseite des Klimaanlagereglers gekoppelt. Die Sensoren umfassen einen Innenluftsensor zur Erfassung einer Temperatur des Fahrzeuginnenraums, einen Außenluftsensor zur Erfassung einer Temperatur der Außenluft, einen Sonnenstrahlungssensor zur Erfassung einer Menge von Sonnenstrahlung im Fahrzeuginnenraum, und einen Verdampfertemperatursensor zur Erfassung einer Temperatur der vom Innenverdampfer 20 eingeblasenen Luft (Verdampfertemperatur). Und die Sensoren umfassen auch einen Temperatursensor des abgelassenen Kältemittels zur Erfassung einer Temperatur des vom Verdichter 11 abgelassenen Kältemittels, einen Auslasskältemittel-Temperatursensor 51 zur Erfassung einer Kältemitteltemperatur Te auf der Auslassseite des Außenwärmeaustauschteils 60, und einen Kühlmitteltemperatursensor 52, dienend als Detektionsmittel der Kühlmitteltemperatur, zur Erfassung einer Kühlmitteltemperatur Tw des in den Elektromotor MG zum Fahren einströmenden Kühlmittels.
In dieser Ausführungsform erfasst der Kühlmitteltemperatursensor 52 die Kühlmitteltemperatur Tw des von der Kühlmittelpumpe 41 ausgepressten Kühlmittels. Alternativ kann die Kühlmitteltemperatur Tw des in die Kühlmittelpumpe 41 hineingesogenen Kühlmittels erfasst werden.
Ein Bedienfeld (nicht gezeigt), das nah am Instrumenttafel an der Vorderseite des Fahrzeuginnenraum angeordnet ist, ist an die Einlassseite des Klimaanlagereglers angeschlossen. Betriebsignale werden von unterschiedlichen Arten von im Bedienfeld vorgesehenen Klimatisierungsbetriebsschaltern eingegeben. Unterschiedliche im Bedienfeld vorgesehene Klimatisierungsbetriebsschalter umfassen einen Betriebsschalter für die Klimaanlage des Fahrzeugs, einen Fahrzeuginnenraum-Temperatureinstellungsschalter zur Einstellung der Temperatur des Fahrzeug-innenraums und einen Wahlschalter zur Wahl eines Betriebsmodus.
Der Klimaanlageregler umfasst Steuermittel zur Steuerung des Elektromotors 11b für den Verdichter 11, und das Öffnen-/Schließventil 15a und ähnliches, die miteinander integral sind, und ist ausgeführt, um die Betriebe dieser Bauteile zu regeln. Im Klimaanlageregler dieser Ausführungsform dient die Struktur (Hardware und Software) zur Steuerung des Betriebs des Verdichters als Mittel zur Regelung der Kältemittelablassleistung. Die Struktur zur Steuerung der Betriebe der jeweiligen Vorrichtungen 15a und 15b, die die Mittel zum Schalten der Kältemittelströmungswege ausbilden, dient als Mittel zur Steuerung des Kältemittelströmungswegs. Die Struktur zur Steuerung des Betriebs des Dreiwegeventils 42, die die Mittel zum Schalten des Kühlmediumkreislaufs für das Kühlmittel ausbilden, dient als Mittel zur Steuerung des Kühlmediumkreislaufs.
Der Klimaanlageregler dieser Ausführungsform umfasst die Struktur (Bestimmungsmittel der Frostbildung) zur Feststellung, ob sich Frost am Außenwärmetauscher 60 gebildet hat, basiert auf einem Erfassungssignal aus der oben genannten Sensorgruppe für die Klimatisierungsregelung. Spezifisch, wenn die Geschwindigkeit eines fahrenden Fahrzeugs gleich oder weniger ist als ein vorbestimmter Referenzwert (in dieser Ausführungsform 20 km/h), und die Kältemitteltemperatur Te auf der Auslassseite des Außenwärmetauschers 60 ist gleich oder weniger als 0°C, das Frostbildungsbestimmungsmittel dieser Ausführungsform bestimmt, dass die Frostbildung am Außenwärmetauscher 60 verursacht wird.
Nächstfolgend wird der Betrieb der Fahrzeugklimaanlage 1 mit dem obigen Aufbau in dieser Ausführungsform unten beschrieben werden. Die Fahrzeugklimaanlage 1 dieser Ausführungsform kann einen Heizbetrieb zum Heizen des Fahrzeuginnenraums und einen Kühlbetrieb zum Kühlen des Fahrzeuginnenraums ausführen. Im Heizbetrieb können ein Abtaubetrieb und ein Abwärmenutzungsbetrieb auch durchgeführt werden. Jeder Betrieb wird jetzt nachstehend näher erläutert.
(a) Heizbetrieb
Angelassen wird der Heizbetrieb, wenn der Heizbetriebsmodus durch den Wahlschalter ausgewählt wird, wobei der Betriebsschalter am Bedienfeld eingeschaltet (EIN) ist. Anschließend, im Heizbetrieb, wird der Abtaubetrieb vorgenommen, wenn das Frostbildungsbestimmungsmittel feststellt, dass sich Frost am Außenwärmetauscher 60 gebildet hat. Wenn die Kühlmitteltemperatur Tw, die vom Kühlmitteltemperatursensor 52 erfasst wurde, gleich oder grösser ist als die vorgegebene Referenztemperatur (in dieser Ausführungsform 60°C), wird der Abwärmenutzungsbetrieb vorgenommen.
Im normalen Heizbetrieb schließt der Klimaanlageregler das Öffnen-/Schließventil 15a und schaltet das Dreiwegeventil 15b zum Kältemittelströmungsweg zur Kopplung der Auslassseite des Außenwärmetauschers 60 mit der Einlassseite des Akkumulators 18. Ferner betätigt der Regler die Kühlmittelpumpe 41, um das Kühlmittel mit einer vorbestimmten Flussrate auszupressen, und schaltet das Dreiwegeventil 42 des Kühlmittelkreislaufs 40 zum Kühlmediumkreislauf, damit das Kühlmittel den Heizkörper 70 umgehen kann.
Auf diese Weise wird der Wärmepumpenzyklus 10 zum Kältemittelströmungsweg geschaltet, damit das Kältemittel fließen kann, wie dargestellt durch den ausgefüllten Pfeil in 1. Der Kühlmittelkreislauf 40 ist auch zum Kühlmediumkreislauf geschaltet, damit das Kältemittel fließen kann, wie dargestellt durch den gestrichelten Pfeil in 1.
Der Klimaanlageregler mit dem obigen Kältemittelströmungsweg und Kühlmediumkreislauf liest ein Erfassungssignal aus der obigen Sensorgruppe für die Klimatisierungsregelung und ein Betriebssignal vom Bedienfeld. Ausgehend vom Erfassungssignal und vom Betriebssignal wird eine Ziel-Auslasslufttemperatur TAO als die Zieltemperatur der in den Fahrzeuginnenraum einzublasenden Luft berechnet. Ferner werden die Betriebszustände der unterschiedlichen Klimatisierungsregelungsbauteile, die mit der Ausgangsseite des Klimaanlagereglers verbunden sind, ausgehend von der berechneten Ziel-Auslasslufttemperatur TAO und dem Erfassungssignal aus der Sensorgruppe festgelegt.
Zum Beispiel wird die Kältemittelablassleistung des Verdichters 11, d. h. ein zum Elektromotor des Verdichters 11 ausgegebenes Steuerungssignal, wie folgt festgestellt. Zuerst wird eine Ziel-Verdampferauslasslufttemperatur TEO des Innenverdampfers 20 festgelegt, basiert auf der Ziel-Auslasslufttemperatur TOA mit Bezugnahme auf einen Kontrollplan, der vorher im Klimatisierungsregler gespeichert wurde.
Basiert auf einer Abweichung zwischen der Ziel-Verdampferauslasslufttemperatur TEO und der Temperatur der vom Innenverdampfer 20 eingeblasenen Luft, die vom Verdampfertemperatursensor erfasst wurde, wird das zum Elektromotor des Verdichters 11 einzugebende Steuersignal festgelegt, sodass sich die Blaslufttemperatur der vom Innenverdampfer 20 eingeblasenen Luft also der Ziel-Verdampferauslasslufttemperatur TEO mit dem Einsatz eines Rückmeldungssteuerverfahrens annähert.
Das zum Servomotor der Luftmischtür 34 einzugebende Steuersignal wird ermittelt ausgehend von der Ziel-Auslasslufttemperatur TAO, der Temperatur der vom Innenverdampfer 20 eingeblasenen Luft, und der Temperatur des vom Verdichter 11 abgelassenen Kältemittels, die vom Ablasskältemitteltemperatur erfasst wurde, sodass die Temperatur der in den Fahrzeuginnenraum eingeblasenen Luft eine gewünschte Temperatur wird, die mit Hilfe des Temperatureinstellungsschalters im Fahrzeuginnenraum vom Passagier bestimmt wird.
Während des normalen Heizbetriebs, des Abtaubetriebs und des Abwärmenutzungsbetriebs kann der Öffnungsgrad der Luftmischtür 34 kontrolliert werden, sodass das gesamte Volumen von in den Fahrzeuginnenraum vom Gebläselüfter 32 eingeblasenen Luft durch den Innenkondensor 12 strömt.
Anschließend werden die Steuersignale, die wie oben beschrieben festgelegt sind, zu unterschiedlichen Klimatisierungsregelungsbauteilen ausgegeben. Danach wird eine Kontrollroutine bei jedem vorbestimmten Kontrollzyklus wiederholt, bis das Anhalten der Fahrzeugklimaanlage vom Bedienfeld gewünscht wird. Die Kontrollroutine umfasst eine Reihe von Vorgängen: das Lesen des Erfassungssignals und des Betriebssignals, das Berechnen der Ziel-Auslasslufttemperatur TAO, die Ermittlung der Betriebszustände von unterschiedlichen Klimatisierungsregelungsbauteilen und den Ausgang der Steuerspannung und des Steuersignals in dieser Reihenfolge. Solch eine Wiederholung der Kontrollroutine wird grundsätzlich in anderen Betriebsmoden auf die gleiche Weise durchgeführt.
Im Wärmepumpenzyklus 10 während des normalen Heizbetriebs fliesst das vom Verdichter 11 abgelassene Hochdruckkältemittel in den Innenkondensor 12. Vom in den Innenkondensor 12 einströmenden Kältemittel wird Wärme mit der Luft des Fahrzeuginnenraums ausgetauscht, die vom Lüfter durch den Innenverdampfer 20 eingeblasen wird, um davon die Wärme abzuführen, sodass die Luft im Fahrzeuginnenraum aufgeheizt wird.
Das vom Innenkondensor 12 fließende Hochdruckkältemittel fließt in die Festdrossel 13 für Heizzwecke und um durch die Drossel 13 dekomprimiert und expandiert zu werden, weil das Öffnen-/Schließventil 15a geschlossen wird.
Das von der Festdrossel 13 dekomprimierte und expandierte Niederdruckkältemittel für Heizzwecke fließt in einen Außenwärmeaustauschteil 60. Das in den Außenwärmeaustauschteil 60 einströmende Niederdruckkältemittel nimmt Wärme von der vom Gebläselüfter 17 eingeblasenen Außenluft auf und verdampft.
Zu dieser Zeit wird der Kühlmittelkreislauf 40 zum Kühlmediumkreislauf geschaltet, damit das Kühlmittel den Heizkörper 70 umgehen kann, was die Wärmeabführung des Kühlmittels zum durch den Außenwärmeaustauschteil 60 fließenden Kältemittel verhindert und auch die Wärmeaufnahme des Kühlmittels vom durch den Außenwärmeaustauschteil 60 fließenden Kältemittel verhindert. D. h., dass das Kühlmittel einen thermischen Einfluss auf das durch den Außenwärmeaustauschteil 60 fließende Kältemittel nie hat.
Da das Dreiwegeventil 15b zum Kältemittelströmungsweg geschaltet wird, der die Auslassseite des Außenwärmeaustauschteils 60 mit der Einlassseite des Akkumulators 18 verbindet, fließt das vom Außenwärmeaustauschteil 60 einströmende Kältemittel in den Akkumulator 18 und wird in Flüssig- und Gasphasen getrennt. Das vom Akkumulator 18 getrennte Gasphasenkältemittel wird vom Verdichter 11 angesaugt und erneut komprimiert.
Wie oben ausgeführt, im normalen Heizbetrieb wird die Luft im Fahrzeuginnenraum vom Innenkondensor 12 mit der Wärme aufgeheizt, die im vom Verdichter 11 abgelassenen Kältemittel enthalten ist, wodurch der Heizbetrieb des Fahrzeuginnenraums erfolgen kann.
(b) Abtaubetrieb
Der Abtaubetrieb wird nun nachstehend beschrieben werden. In der Kälteerzeugungszyklusvorrichtung zum Verdampfen des Kältemittels durch Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und der Außenluft im Außenwärmeaustauschteil 60, wie im Wärmepumpenzyklus 10 dieser Ausführungsform, wenn eine Kältemittelverdampfungstemperatur des Außenwärmeaustauschteils 60 gleich oder weniger wird als eine Frostbildungstemperatur (spezifisch 0°C), mag sich Frost am Außenwärmeaustauschteil 60 bilden.
Solch eine Forstbildung schließt den Außenluftdurchlass 16a des Wärmetauschers 16 mit dem Frost, was die Wärmeaustauschleistung des Außenwärmeaustauschteils 60 drastisch reduziert. Im Wärmepumpenzyklus 10 dieser Ausführungsform, wenn die Frostbildung festgelegt wird, welche Festlegung am Außenwärmeaustauschteil 60 vom Frostbildungsbestimmungsmittel im Heizbetrieb erfolgt, wird der Abtaubetrieb gestartet.
Im Abtaubetrieb wird der Betrieb des Verdichters 11 also vom Klimaanlageregler angehalten und der Betrieb des Gebläselüfters 17 wird auch angehalten. Auf diese Weise, während des Abtaubetriebs wird die Flussrate des in den Außenwärmeaustauschteil 60 einströmenden Kältemittels vermindert, um dadurch das Volumen der in den Außenluftdurchlass 16a einströmenden Außenluft zu verringern, im Vergleich zum normalen Heizbetrieb.
Der Klimaanlageregler schaltet das Dreiwegeventil 42 des Kühlmittelkreislaufs 40 zum Kühlmediumkreislauf, damit das Kühlmittel in den Heizkörper 70 fließen kann, wie dargestellt durch den gestrichelten Pfeil in 2. Auf diese Weise wird der Kühlmittelkreislauf 40 zum Kühlmediumkreislauf geschaltet, damit das Kältemittel fließen kann wie dargestellt durch den gestrichelten Pfeil in 2, ohne Durchströmung des Kältemittels durch den Wärmepumpenzyklus 10.
Auf diese Weise wird die Wärme, die im durch die Kühlmediumrohre 71 des Heizkörpers 70 strömenden Kühlmittel enthalten ist, zum Außenwärmeaustauschteil 60 über die äußeren Rippen 50 übertragen, welcher den Abtaubetrieb des Außenwärmeaustauschteils 60 vollführt. D. h., dass die Fließraten des Kältemittels und der durch den Wärmetauscher 16 strömenden Außenluft geändert (spezifisch reduziert) werden, um mit dem Einsatz der Abwärme des Elektromotors MG zum Fahren den Abtaubetrieb wirksam zu erreichen.
(c) Abwärmenutzungsbetrieb
Der Abwärmenutzungsbetrieb wird nun nachstehend beschrieben werden. Vorzugsweise, um das Überhitzen des Elektromotors MG zum Fahren zu unterdrücken, wird die Temperatur des Kühlmittels bei einer vorbestimmten Obergrenzwerttemperatur oder weniger gehalten. Ferner, um durch eine erhöhte Viskosität des Schmieröls, das im Elektromotor MG zum Fahren abgedichtet ist, den Reibungsverlust zu vermindern, wird vorzugsweise die Temperatur des Kühlmittels bei einer vorbestimmten Untergrenzwerttemperatur oder mehr gehalten.
Im Wärmepumpenzyklus 10 dieser Ausführungsform, wenn die Kühlmitteltemperatur Tw gleich oder grösser ist als die vorgegebene Referenztemperatur (in dieser Ausführungsform 60°C) während des Heizbetriebs, wird der Abwärmenutzungsbetrieb vorgenommen. Im Abtaubetrieb wird das Dreiwegeventil 15b des Wärmepumpenzyklus 10 auf die gleiche Weise wie im normalen Heizbetrieb betätigt, aber das Dreiwegeventil 42 des Kühlmittelkreislaufs 40 wird zum Kühlmediumkreislauf geschaltet, damit das Kühlmittel in den Heizkörper 70 fließen kann, wie dargestellt durch den gestrichelten Pfeil in 3 auf die gleiche Weise wie im Abtaubetrieb.
Dementsprechend, wie dargestellt durch den ausgefüllten Pfeil in 3, erhitzt das vom Verdichter 11 abgelassene Hochdruck- und Hochtemperaturkältemittel die Luft im Fahrzeuginnenraum am Innenkondensor 12, und wird anschließend von der Festdrossel 13 zum Heizen dekomprimiert und expandiert, um auf die gleiche Weise wie im normalen Heizbetrieb in den Außenwärmeaustauschteil 60 zu fließen.
Da das Dreiwegeventil 42 zum Kühlmediumkreislauf zum Fließen des Kühlmittels in einen Heizkörper 70 schaltet, nimmt das in den Außenwärmeaustauschteil 60 einströmende Niederdruckkältemittel sowohl die Wärme, die in der vom Gebläselüfter 17 eingeblasenen Außenluft erhalten ist, als auch die Wärme, die im Kühlmittel erhalten und diesem über die äußeren Rippen 50 weitergeleitet wird, auf, nämlich zum Verdampfen. Andere Betriebe sind die gleichen wie diese im normalen Heizbetrieb.
Wie oben beschrieben, im Abwärmenutzungsbetrieb wird die Luft im Fahrzeuginnenraum am Innenkondensor 12 durch die Wärme des vom Verdichter 11 abgelassenen Kältemittels aufgeheizt, wodurch das Heizen des Fahrzeuginnenraums erfolgen kann. Zu dieser Zeit nimmt das Kältemittel nicht nur die in der Außenluft erhaltenene Wärme auf, als auch die Wärme, die im Kühlmittel erhalten und diesem über die äußeren Rippen 50 weitergeleitet wird, wodurch das Heizen des Fahrzeuginnenraums mit Einsatz der Abwärme des Elektromotors MG zum Fahren wirksam erfolgen kann.
(d) Kühlbetrieb
Angelassen wird der Kühlbetrieb, wenn der Kühlbetriebsmodus durch den Wahlschalter ausgewählt wird, wobei der Betriebsschalter am Bedienfeld eingeschaltet (EIN) ist. Im Kühlbetrieb öffnet der Klimaanlageregler das Öffnen-/Schließventil 15a und schaltet das Dreiwegeventil 15b zum Kältemittelströmungsweg zur Kopplung der Ausgangsseite des Außenwärmeaustauschteils 60 mit der Eingangsseite der Festdrossel 19 zum Kühlen. Auf diese Weise wird der Wärmepumpenzyklus 10 zum Kältemittelströmungsweg geschaltet, damit das Kältemittel fließen kann wie dargestellt durch den gestrichelten Pfeil in 4.
Zu dieser Zeit, wenn die Kühlmitteltemperatur Tw gleich oder mehr ist als die Referenztemperatur, wird das Dreiwegeventil 42 des Kühlmittelkreislaufs 40 zum Kühlmediumkreislauf geschaltet, damit das Kühlmittel in den Heizkörper 70 fließen kann. Demgegenüber, wenn die Kühlmitteltemperatur Tw weniger ist als die vorbestimmte Referenztemperatur, wird das Dreiwegeventil 42 zum Kühlmediumkreislauf geschaltet, damit das Kühlmittel den Heizkörper 70 umgehen kann. Der Fluss des Kühlmittels, der mit einer Kühlmitteltemperatur Tw, die gleich oder grösser ist als die Referenztemperatur, erhalten wird, ist durch den gestrichelten Pfeil in 4 dargestellt.
Im Wärmepumpenzyklus 10 während des Kühlbetriebs fließt das vom Verdichter 11 abgelassene Hochdruck-Kältemittel in den Innenkondensor 12, und tauscht Wärme mit der vom Lüfter 32 eingeblasenen Luft im Fahrzeuginnenraum aus, und dann strömt durch den Innenverdampfer 20, um Wärme aus demselben abzuführen. Das vom Innenkondensor 12 fließende Hochdruck-Kältemittel strömt in den Außenwärmeaustauschteil 60 durch den Bypass-Durchgang 14 für die Festdrossel, weil das Öffnen-/Schließventil 15a geöffnet wird. Das in den Außenwärmeaustauschteil 60 einströmende Niederdruckkältemittel strahlt Wärme nach der vom eingeblasenen Gebläselüfter 17 Außenluft ferner aus.
Da das Dreiwegeventil 15b zum Kältemittelströmungsweg geschaltet wird, zur Kopplung der Ausgangsseite des Außenwärmeaustauschteils 60 mit der Eingangsseite der Festdrossel 19 zum Kühlen, wird das vom Außenwärmeaustauschteil 60 strömende Kältemittel durch die Festdrossel 19 zum Kühlen dekomprimiert und expandiert. Das von der Festdrossel 19 strömende Kältemittel zum Kühlen fließt in den Innenverdampfer 20 und nimmt Wärme aus der vom Gebläselüfter 32 eingeblasenen Luft im Fahrzeuginnenraum auf, zum Verdampfen. Auf diese Weise kann die Luft im Fahrzeuginnenraum gekühlt werden.
Das vom Innenverdampfer 20 fließende Kältemittel fließt in den Akkumulator 18, und wird anschließend in Flüssig- und Gasphasen vom Akkumulator 18 getrennt. Das vom Akkumulator 18 getrennte Gasphasenkältemittel wird in den Verdichter 11 angesaugt und von diesem erneut komprimiert. Wie oben erläutert, während des Kühlbetriebs nimmt das Niederdruckkältemittel Wärme von der Luft im Fahrzeuginnenraum auf und verdampft am Innenverdampfer 20, um dadurch die Luft im Fahrzeuginnenraum zu kühlen, wobei die Kühlung des Fahrzeuginnenraums erfolgen kann.
Wie oben beschrieben, kann die Klimaanlage 1 für das Fahrzeug in dieser Ausführungsform unter den Kältemittelströmungswegen des Wärmepumpenzyklus 10 und unter den Kühlmediumleitungen des Kühlmittelkreislaufs 40 schalten, um dadurch sonstige Vorgänge durchzuführen. In dieser Ausführungsform also kann der obige bestimmte Wärmetauscher 16 eingesetzt werden, um den angemessenen Wärmeaustausch unter drei Typen von Flüssigkeiten auszuführen, nämlich Kältemittel, Kühlmittel und Außenluft in jedem Vorgang.
In mehr spezifischer Weise umfasst der Wärmetauscher 16 dieser Ausführungsform äußere Rippen 50, wobei jede im Außenluftdurchlass 16a angeordnet ist, der zwischen dem Kältemittelrohr 61 des Außenwärmeaustauschteils 60 und dem Kühlmediumrohr 71 des Heizkörpers 70 ausgebildet ist. Solche äußeren Rippen 50 erlauben den Wärmeübertrag zwischen den Kältemittelrohren 61 und den Kühlmediumrohren 71.
Auf diese Weise, während des Abtaubetriebs kann die im Kühlmittel enthaltene Wärme zum Außenwärmeaustauschteil 60 über die äußeren Rippen 50 übertragen werden, die die Abwärme des Elektromotors MG zum Fahren wirksam benutzen können, um den Außenwärmeaustauschteil 60 zu entfrosten.
In dieser Ausführungsform also, während des Abtaubetriebs wird der Betrieb des Verdichters 11 angehalten, um die Flussrate des in den Außenwärmeaustauschteil 60 einströmenden Kältemittels zu vermindern, was die Aufnahme des durch die Kältemittelrohre 61 fließenden Kältemittels über die äußeren Rippen 50 und die Kältemittelrohre 61 nämlich von der zum Außenwärmeaustauschteil 60 übertragenen Wärme verhindert. Unnötiger Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel und dem Kältemittel kann also unterdrückt werden.
Während des Abtaubetriebs wird der Betrieb des Gebläselüfters 17 angehalten, um dadurch das Volumen der in den Außenluftdurchlass 16a einströmenden Außenluft zu verringern, was die Aufnahme der zum Außenwärmeaustauschteil 60 übertragenen Wärme über die äußere Rippen 50 nämlich in die durch die Außenluftdurchlässe 16a strömende Außenluft verhindert. Unnötiger Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel und der Außenluft kann also unterdrückt werden.
Während des Abwärmenutzungsbetriebs tauscht der Wärmetauscher Wärme zwischen dem Kühlmittel und dem Kältemittel über die Kältemittelrohre 61, die Kühlmediumrohre 71 und die äußeren Rippen 50 aus, sodass die Abwärme des Elektromotors MG zum Fahren ins Kältemittel aufgenommen werden kann. Und der Wärmetauscher tauscht auch Wärme zwischen dem Kühlmittel und der Außenluft über die Kühlmediumrohre 71 und die äußeren Rippen 50 aus, sodass die unnötige Abwärme des Elektromotors MG zum Fahren zur Außenluft abgegeben werden kann.
Während des normalen Heizbetriebs tauscht der Wärmetauscher Wärme zwischen dem Kühlmittel und der Außenluft über die Kältemittelrohre 61 und die äußeren Rippen 50 aus, sodass die Wärme der Außenluft im Kältemittel aufgenommen werden kann. Und während des normalen Heizbetriebs wird das Dreiwegeventil 42 des Kühlmittelkreislaufs 40 zum Kühlmediumkreislauf geschaltet, damit das Kühlmittel den Heizkörper 70 umgehen kann, was den unnötigen Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel und der Außenluft verhindert, um die Abwärme des Elektromotors MG zum Fahren im Kühlmittel zu unterdrücken, was die Aufheizung des Elektromotors MG zum Fahren fördert.
Im Wärmetauscher 16 dieser Ausführungsform sind die Kältemittelrohre 61 und die Kühlmediumrohre 71 zwischen dem kältemittelseitigen Ausgleichsbehälter 62 und dem kühlmediumseitigen Ausgleichsbehälter 72 angeordnet, sodass jeder Außenluftdurchlass 16a aus einem Raum besteht, der im Kältemittelrohr 61 und im Kühlmediumrohr 71 angebracht ist. Der kältemittelseitige Ausgleichsbehälter 62 und der kühlmediumseitige Ausgleichsbehälter 72 sind nicht in der Strömungsrichtung der Außenluft angebracht. So kann der ganze Wärmetauscher davon verhindert werden, in Größe in Strömungsrichtung der Außenluft zuzunehmen.
Des Weiteren ist der kältemittelseitige Wendeteil 61e des Kältemittelrohrs 61 positioniert näher am kühlmediumseitigen Ausgleichsbehälter 72 als am kältemittelseitigen Ausgleichsbehälter 62. Und der kühlmediumseitige Wendeteil 71e des Kühlmediumrohrs 71 ist näher am kältemittelseitigen Ausgleichsbehälter 62 als am Kühlmittel-Ausgleichsbehälter 72 positioniert. Die Struktur, in welcher der kältemittelseitige Ausgleichsbehälter 62 mit den Kältemittelrohren 61 verbunden ist, kann die gleiche Form aufweisen als die der Struktur, in welcher der kühlmediumseitige Ausgleichsbehälter 72 mit dem Kühlmediumrohr 71 verbunden.
Bei dieser Ausführungsform sind die kältemittelseitige Platte 63 des Kältemittel-Ausgleichsbehälters 62 und die kühlmediumseitige Platte 73 des kühlmedium seitigen Ausgleichsbehälters 72 mit Kommunikationslöchern ausgestattet, die jeweils mit dem Kältemittelströmungsweg 61c und dem Kühlmediumströmungsweg 71c, und anderen geschlossenen Kommunikationslöchern in Kommunikation stehen. Die Struktur zur Verbindung des kältemittelseitigen Ausgleichsbehälters 61 mit dem kältemittelseitigen Ausgleichsbehälter 62 kann die gleiche Form aufweisen, als diese zur Verbindung der Kühlmediumrohre 71 mit dem kühlmediumseitigen Ausgleichsbehälter 72, was die Leistungsfähigkeit des Wärmetauschers verbessern kann.
Als Ergebnis kann der Wärmetauscher 16 dieser Ausführungsform die Leistungsfähighkeit des Wärmetauschers verbessern, der unter drei Typen von Flüssigkeiten ohne Erhöhung der Größe Wärme austauschen kann.
Im Wärmetauscher 16 dieser Ausführungsform sind das Kältemittelrohr 61 und das Kühlmediumrohr 71 gleichzeitig am kältemittelseitigen Ausgleichsbehälter 62 und am kühlmediumseitigen Ausgleichsbehälter 72 befestigt, was die mechanische Kraft des ganzen Wärmetauschers 16 erhöhen kann. Weiterhin, in einem vorübergehenden Verfahren der äußeren Rippe 50, die im Außenluftdurchlass 16a angeordnet werden soll, kann die äußere Rippe 50 zeitweilig leicht befestigt werden, und kann nach der vorübergehenden Kontaktierung anschließend stark befestigt werden.
Der Kältemitteldurchgangsbereich eines Zwischenteils jedes des kältemittelseitigen Wendeteils 61e und des kühlmediumseitigen Wendeteils 71e ist grösser als ein Flüssigkeitsdurchgangsbereich jedes eines Flüssigkeitszuflussteils und eines Flüssigkeitsabflussteils des entsprechenden Wendeteils. Wenn das Kältemittel durch den kältemittelseitigen Wendeteil 61e strömt, oder wenn das Kühlmittel durch den kühlmediumseitigen Wendeteil 71e strömt, kann der Druckverlust vermindert werden.
Die Enden der inneren Rippen 65 und 75, die im Kältemittelrohr 61 und im Kühlmediumrohr 71 angebracht sind, ragen in die inneren Räume der Vergrößerungsteile 61f und 71f der jeweiligen Wendeteile 61e und 71e hinein. Also dienen die Teile der inneren Rippen 65 und 75, wo das plattierte Lot abgeblättert werden mag, wie die Enden der inneren Rippen 65 und 75, nicht als eine zu lötende interessante Oberfläche, die zur Unterdrückung der Kontaktierungsfehlstelle zwischen jeder der inneren Rippen 65 und 75 und der inneren Umfangsfläche jedes des Kältemittelrohrs 61 und des Kühlmediumrohr neigt.
Wie in dieser Ausführungsform, im Wärmeaustausch 16, der unter drei Typen von Flüssigkeiten austauschen kann, weicht die Temperatur des Kältemittels, das in den Außenwärmeaustauschteil eingefügt wird, manchmal von der des Kühlmittels, das in den Heizkörper 70 eingeführt wird, abhängig vom Betriebszustand ab. In diesem Fall weicht die Menge von im Kältemittelrohr 61 erzeugter thermischer Belastung (Wärmeausdehnungsgrad) von der Menge ab, die im Kühlmediumrohr 71 erzeugt wird, was zum Ausfall des Wärmetauschers 16 führen kann.
Demgegenüber, umfasst der Wärmetauscher 16 dieser Ausführungsform die äußeren Rippen 50, die zwischen den Kältemittelrohren 61 und den Kühlmediumrohren 71 angeordnet sind, die mit vorbestimmten Abständen abwechselnd laminiert oder gestapelt werden. Jede äußere Rippe 50 fördert den Wärmeaustausch unter der Außenluft, dem Kältemittel und dem Kühlmittel, um den Unterschied in thermischer Belastung zwischen den Rohren 61 und 71 abzubauen. Auf diese Weise kann der Wärmetauscher 16 dieser Ausführungsform den Ausfall des Kältemittelrohrs 61 und des Kühlmediumrohrs 71 unterdrücken, auf Grund des Unterschieds in thermischer Belastung (Wärmeausdehnungsgrad), die zwischen den Kältemittelrohren 61 und den Kühlmediumrohren 71 hergestellt wird.
Im Wärmetauscher 16 dieser Ausführungsform ist der Kühlmediumrohr-Aufwärtsteil 711 des Kühlmediumrohrs 71 stromaufwärtsseitig in der Strömungsrichtung A der Außenluft im Verhältnis zum Kühlmediumrohr-Abwärtsteil 712 angeordnet. Also in einem Betriebszustand, wenn die Temperatur des ins Kühlmediumrohr 71 einströmenden Kühlmediums höher ist als die Temperatur jedes des Kältemittels und der Außenluft, kann der Temperaturunterschied zwischen dem Kühlmittel und der Außenluft stromaufwärtsseitig der Kühlmittelströmung des Kühlmediumrohrs 71 gewährleistet werden, um dadurch die Menge der Wärmeabgabe zu erhöhen. Als Ergebnis kann der Temperaturunterschied zwischen dem Kühlmittel und dem Kältemittel vermindert werden, um den Unterschied in thermischer Belastung zwischen dem Kältemittelrohr 61 und dem Kühlmediumrohr 71 abzubauen. In diesem Ausführungsbeispiel entspricht das Kühlmittel der ”hochtemperaturseitigen Flüssigkeit”; das Kühlmediumrohr 71 dem ”hochtemperaturseitigen Rohr”; der Kühlmediumrohr-Aufwärtsteil 711 des Kühlmediumrohrs 71 dem ”hochtemperaturseitigen Rohr-Aufwärtsteil”; und der Kühlmediumrohr-Abwärtsteil 712 des Kühlmediumrohrs 71 dem ”hochtemperaturseitigen Rohr-Abwärtsteil”. Das Kältemittel entspricht der ”niedertemperaturseitigen Flüssigkeit”; das Kältemittelrohr 61 dem ”niedertemperaturseitigen Rohr”; der Kältemittelrohr-Aufwärtsteil 611 des Kältemittelrohrs 61 dem ”niedertemperaturseitigen Aufwärtsteil”; und der Kältemittelrohr-Abwärtsteil 612 des Kältemittelrohrs 61 dem ”niedertemperaturseitigen Abwärtsteil”.
Zweite Ausführungsform
Bei dieser Ausführungsform sind an der Struktur des Wärmetauschers 16 der ersten Ausführung einige Änderungen gemacht worden. Die detaillierte Struktur eines Wärmetauschers 16 dieser Ausführungsform wird nächstfolgend anhand der 12 bis 14 beschrieben werden.
12 zeigt eine perspektivische Ansicht des Grundrisses des Wärmetauschers 16 in der ersten Ausführungsform. 13 zeigt eine schematische Perspektivansicht zur Erklärung der Strömungen des Kältemittels und des Kühlmittels im Wärmetauscher 16. 14 zeigt eine schematische Teilexplosions-perspektivansicht des Wärmetauschers 16. 12, 13 und 14 entsprechen jeweils den 5, 10 und 11 der ersten Ausführungsform. In 12 bis 14, sind dieselben oder gleichwertigen Teile wie diese in der ersten Ausführungsform durch dieselben Bezugszeichen angegeben. Dasselbe gilt für alle folgenden Zeichnungen.
Wie gezeigt in 12 und 14 wird jedes des Kältemittelrohrs 61 und des Kühlmediumrohrs 71 dieser Ausführungsform gebildet durch Biegung eines flachen Rohrs mit einem flachen Abschnitt in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung. In mehr spezifischer Weise wird das Kältemittelrohr 61 gebogen, dass die flachen Oberflächen davon einander entgegengesetzt sind, und das Kühlmediumrohr 71 wird auch gebogen, sodass die flachen Oberflächen davon einander entgegengesetzt sind.
Der kältemittelseitige Wendeteil 61e des Kältemittelrohrs 61 und der kühlmediumseitige Wendeteil 71e des Kühlmediumrohrs 71 in dieser Ausführungsform werden jeweils also aus den gebogenen Teilen der Rohre 61 und 71 gebildet. Die Außenluftdurchlässe 16a in dieser Ausführungsform werden nicht nur zwischen der flachen Oberfläche des Kältemittelrohrs 61 und der flachen Oberfläche des diesem entgegengesetzten Kühlmediumrohrs 71 gebildet, sondern auch zwischen den flachen Oberflächen der entgegengesetzten Kältemittelrohre 61, und zwischen den flachen Oberflächen der entgegengesetzten Kühlmediumrohre 71.
Die Außenluftdurchlässe 16a sind mit den äußren Rippen 50 ausgestattet, die dieselben wie in der ersten Ausführungsform sind. Zum besseren Verständnis wird in 14 die Darstellung der äußere Rippen 50 unterlassen, wie in 11.
Wie in 14 gezeigt, sind die Kältemittelrohre 61 in zwei Linien entlang der Strömungsrichtung A der Außenluft angeordnet. Ein Öffnungsende eines auf der windabgewandten Seite angelegten Kältemittelrohrs 61 steht mit dem Verteilraum 62b des kältemittelseitigen Ausgleichsbehälters 62 in Kommunikation, während ein Öffnungsende des anderen auf der windzugewandten Seite angelegten Rohrs 61 steht mit dem Sammelraum 62a des kältemittelseitigen Ausgleichsbehälters 62 in Kommunikation.
Ein Trennungselement (nicht gezeigt) ist innerhalb des kältemittelseitigen Ausgleichsbehälters 62 angeordnet. Das Trennungselement sorgt dafür, dass das andere Öffnungsende des auf der windabgewandten Seite angelegten Kältemittelrohrs 61 mit dem anderen Öffnungsende des anderen Rohrs 61 in Kommunikation gebracht wird, das auf der windzugewandten Seite angeordnet ist, ohne mit dem Sammelraum 62a und dem Verteilraum 62b innerhalb des kältemittelseitigen Ausgleichsbehälters 62 in Verbindung zu stehen.
Wie in 14 gezeigt sind die Kältemittelrohre 71 in zwei Linien entlang der Strömungsrichtung A der Außenluft angeordnet. Ein Öffnungsende eines auf der windzugewandten Seite angelegten Rohrs 71 steht mit dem Verteilraum 72b des kühlmediumseitigen Ausgleichsbehälters 72 in Kommunikation, während ein Öffnungsende des anderen auf der windzugewandten Seite angelegten Rohrs 71 mit dem Sammelraum 72a des kühlmediumseitigen Ausgleichsbehälters 72 in Kommunikation steht.
Ein Trennungselement (nicht gezeigt) ist auch innerhalb des kühlmediumseitigen Ausgleichsbehälters 72 angeordnet. Das Trennungselement sorgt dafür, das andere Öffnungsende des auf der windzugewandten Seite angelegten Rohrs 71 mit dem anderen Öffnungsende des anderen Rohrs 71 in Kommunikation gebracht wird, das auf der windabgewandten Seite angeordnet ist, ohne mit dem Sammelraum 72a und mit dem Verteilraum 72b innerhalb des kühlmediumseitigen Ausgleichsbehälters 72 in Verbindung zu stehen.
Wie in 13 gezeigt also, im Wärmetauscher 16 dieser Ausführungsform, fließt das Kältemittel, das in den Verteilraum 62b des kältemittelseitigen Ausgleichsbehälters 62 ins Kältemittelrohr 61 eingeführt wird, welches auf der windabgewandten Seite angeordnet ist, um durch den kältemittelseitigen Wendeteil 61e des Kältemittelrohrs 61 zu laufen, das auf der windabgewandten Seite angeordnet ist, und fließt dann zum kältemittelseitigen Ausgleichsbehälter 62 zurück. Das Kältemittel fließt also ins Kältemittelrohr 61, das auf der windzugewandten Seite angeordnet ist, um durch den kältemittelseitigen Wendeteil 61e des Kältemittelrohrs 61 zu laufen, das auf der windzugewandten Seite angeordnet ist, und wird vom Sammelraum 62a des kältemittelseitigen Ausgleichsbehälters 62 abgeleitet.
Demgegenüber, fließt das Kältemittel, das in den Verteilraum 72b des kühlmediumseitigen Ausgleichsbehälters eingeleitet wird, ins Kühlmediumrohr 71, das auf der windzugewandten Seite angeordnet ist, um durch den kühlmediumseitigen Wendeteil 71e des Kühlmediumrohrs 71 zu laufen, das auf der windzugewandten Seite angeordnet ist, und fließt dann zum kältemittelseitigen Ausgleichsbehälter 72 zurück. Das Kältemittel fließt also ins Kühlmediumrohr 71, das auf der windabgewandten Seite angeordnet ist, um durch den kühlmediumseitigen Wendeteil 71e des Kühlmediumrohrs 71 zu laufen, das auf der windabgewandten Seite angeordnet ist, und wird vom Sammelraum 72a des kühlmediumseitigen Ausgleichsbehälters 72 abgeleitet.
Die Strukturen und Betriebe der anderen Bauteile des Wärmepumpenzyklus 10 einschließlich des Wärmetauschers 16 sind die gleichen wie diese der ersten Ausführungsform. Also wie in der ersten Ausführungsform kann der Wärmetauscher 16 dieser Ausführungsform den angemessenen Wärmeaustausch unter drei Typen von Flüssigkeiten, Kältemittel, Kühlmittel und Außenluft in jedem Vorgang des Wärmepumpenzyklus 10 vollführen. Diese Ausführungsform kann auch die Leistungsfähigkeit des Wärmetauschers verbessern, der ohne Erhöhung der Größe unter den drei Typen von Flüssigkeiten Wärme austauschen kann.
Ferner benutzt der Wärmetauscher 16 dieser Ausführungsform als das Kältemittelrohr 61 und das Kühlmediumrohr 71 das flache Rohr, das billig durch einen Strangpressvorgang oder einen Ziehvorgang gebildet werden kann. Aus diesem Grund kann diese Ausführungsform die Leistungsfähigkeit ferner verbessern.
Dritte Ausführungsform
In der zweiten Ausführungsform wird das flache Rohr, das mit den ebenen einander entgegengesetzten Flächen gebogen ist, beispielhaft als das Kältemittelrohr 61 und das Kühlmediumrohr 71 benutzt. In dieser Ausführungsform, wie gezeigt in 15 wird jedes Rohr gebogen, sodass eine ebene Fläche auf der Stromaufwärtsseite jedes der Wendeteile 61e und 718 und eine ebene Fläche auf der Stromabwärtsseite davon in zwei Linien auf derselben Ebene in der Strömungsrichtung A der Außenluft angeordnet sind.
In 15 ist (a) eine Vorderansicht des Kältemittelrohrs 61 dieser Ausführungsform (Kühlmediumrohr 71), und (b) ist eine Seitenansicht des Rohrs für Kältemittel. 15(a) und 15(b) entsprechen den 6(a) und 6(b) der ersten Ausführungsform. 15(a) und 15(b) zeigen das Kältemittelrohr 61, wobei Bauteile des Kühlmediumrohrs 71, die Bauteilen des Kältemittelrohrs 61 entsprechen, mit jeweiligen Referenznummern in Klammern bezeichnet sind.
Die Strukturen und Betriebe der anderen Bauteile des Wärmepumpenzyklus 10 einschließlich des Wärmetauschers 16 sind die gleichen wie diese der ersten Ausführungsform. Also wie in der ersten Ausführungsform kann der Wärmetauscher 16 dieser Ausführungsform den angemessenen Wärmeaustausch unter drei Typen von Flüssigkeiten, Kältemittel, Kühlmittel und Außenluft in jedem Vorgang des Wärmepumpenzyklus 10 vollführen. Diese Ausführungsform kann auch die Leistungsfähigkeit des Wärmetauschers verbessern, der ohne Erhöhung der Größe unter den drei Typen von Flüssigkeiten Wärme austauschen kann.
Wie in der zweiten Ausführungsform kann diese Ausführungsform auch das Kältemittelrohr 61 und das Kühlmediumrohr 71 billig herstellen, und kann dementsprechend die Leistungsfähigkeit verbessern.
Vierte Ausführungsform
In dieser Ausführungsform, wie gezeigt im ganzen Besetzungsplan der 16 sind an der Struktur des Wärmepumpenzyklus 10 der ersten Ausführung einige Änderungen gemacht worden. 16 zeigt den ganzen Besetzungsplan der Kältemittelströmungswege im Abwärmenutzungsbetrieb in dieser Ausführungsform. In der Figur ist die Strömung des Kältemittels im Wärmepumpenzyklus 10 durch eine durchgezogene Linie bezeichnet, und die Strömung des Kühlmittels im Kühlmittelkreislauf 40 durch einen gestrichelten Pfeil.
Spezifisch, in dieser Ausführungsform wird der Innenkondensor 12 der ersten Ausführungsform entfernt und der Verbundwärmetauscher 16 der ersten Ausführungsform im Gehäuse 31 der Innenklimatisierungseinheit 30 angelegt. Der Außenwärmeaustauschteil 60 der ersten Ausführungsform im Verbundwärmetauscher 16 dient als der Innenkondensor 12. Nachstehend ist ein Teil des als Innenkondensor 12 dienenden Wärmetauschers 16 als ”Innenkondensor” bezeichnet.
Demgegenüber besteht der Außenwärmeaustauschteil 60 aus einem einzigen Wärmetauscher zum Wärmeaustausch zwischen dem hindurch strömenden Kältemittel und der vom Gebläselüfter 17 eingeblasenen Außenluft. Die Strukturen der anderen Bauteile in dieser Ausführungsform sind die gleichen wie diese der ersten Ausführungsform. In dieser Ausführungsform wird der Abtaubetrieb nicht durchgeführt, aber andere Betriebe werden auf die gleiche Weise wie in der ersten Ausführungsform vorgenommen.
Also, während des Abwärmenutzungsbetriebs in dieser Ausführungsform wird die Luft im Fahrzeuginnenraum aufgeheizt, indem Wärme mit dem vom Verdichter 11 abgelassenen Kältemittel in den Innenverdampfer des Wärmetauschers 16 ausgetauscht wird. Ferner kann die vom Innenkondenser aufgeheizte Luft im Fahrzeuginnenraum dann aufgeheizt werden, indem Wärme mit dem Kühlmittel im Heizkörper 70 des Wärmetauschers 16 ausgetauscht wird.
In der Struktur des Wärmepumpenzyklus 10 dieser Ausführungsform kann Wärme zwischen der Luft im Fahrzeuginnenraum und dem Kühlmittel ausgetauscht werden. Auch wenn der Betrieb des Wärmepumpenzyklus 10 (spezifisch, des Verdichters 11) angehalten wird, kann die Heizung des Fahrzeuginnenraums erzielt werden. Auch wenn die Temperatur des vom Verdichter 11 abgelassenen Kältemittels niedrig ist und die Heizungsleistung des Wärmepumpenzyklus 10 niedrig ist, kann die Heizung des Fahrzeuginnenraums erzielt werden.
Offensichtlich kann der Wärmetauscher 16, der in den zweiten und dritten Ausführungsformen, auf den Wärmepumpenzyklus 10 dieser Ausführungsform angewandt werden.
Fünfte Ausführungsform
In dieser Ausführungsform sind an der Struktur des Wärmetauschers 16 der ersten Ausführung einige Änderungen gemacht worden. Die detaillierte Struktur eines Wärmetauschers 16 dieser Ausführungsform wird nächstfolgend anhand der 17 bis 18 beschrieben werden.
18 zeigt eine perspektivische Ansicht des Grundrisses des Wärmetauschers 16 dieser Ausführungsform. 18 zeigt eine schematische Perspektivansicht zur Erklärung der Strömungen des Kältemittels und des Kühlmittels im Wärmetauscher 16. 15 und 18 entsprechen den 5 und 10 der ersten Ausführungsform. Zu Beschreibungszwecken wird in 17 die Darstellung der Rohre 61 und 71 und der äußeren Rippen 50 des Wärmetauschers 16 unterlassen.
Der Außenwärmeaustauschteil 60 des Wärmetauschers 16 in dieser Ausführungsform umfasst einen kältemittelseitigen Ausgleichsbehälter 62, der aus in zwei Linien angeordneten Behältern 621 622 entlang der Strömungsrichtung A der Aussenluft besteht. Der erste Kältemittelbehälter 621, der auf der Stromaufwärtsseite in der Strömungsrichtung der Außenluft der Behälter 621 und 622 in zwei Linien angeordnet ist, umfasst ein Trennelement 621c, das in der Mitte in der Längsrichtung zur Untergliederung des Innenraums in zwei Räume 621a und 621b angelegt ist.
Der erste Kältemittelbehälter 621 ist mit Rohren verbunden, die auf der windzugewandten Seite in der Strömungsrichtung A der Außenluft unter einer Vielzahl von Kältemittelrohr-Aufwärtsteilen 611 und Kältemittelrohr-Abwärtsteilen 612 angeordnet sind. Der Behälter 621 dient als Sammel- und Verteilbehälter zur Sammlung und/oder Verteilung der durch die Rohre strömenden Kältemittel.
Ein Ende des ersten Kältemittelbehälters 621 in der Längsrichtung ist mit dem Kältemitteleinführungsrohr 64b zur Einführung des Kältemittels verbunden, und das andere Ende des kältemittelseitigen Behälters 64 in der Längsrichtung ist mit dem Kältemittelleitungsrohr 64c verbunden, zur Ableitung und Führung des Kältemittels. Das Kältemitteleinführungsrohr 64b steht mit dem Verteilraum 621a der zwei Räume 621a und 621b in Kommunikation, die im ersten Kältemittelbehälter 621 angeordnet sind. Das Kältemittelleitungsrohr 64c steht mit dem Verteilraum 621b der zwei Räume 621a und 621b in Kommunikation, die im ersten Kältemittelbehälter 621 angeordnet sind.
Unter den in zwei Linien angeordneten und im kältemittelseitigen Ausgleichsbehälter 62 umfassten Behältern 621 und 622 ist der zweite auf der Stromabwärtsseite in der Strömungsrichtung A der Außenluft angeordnete Kältemittelbehälter 622 mit den Rohren verbunden, die auf der windabgewandten Seite in der Strömungsrichtung A der Außenluft unter der Vielzahl von Kältemittelrohr-Aufwärtsteilen 611 und Kältemittelrohr-Abwärtsteilen 612 angeordnet sind. Der zweite Kältemittelbehälter 622 dient als Sammel- und Verteilbehälter zur Sammlung und/oder Verteilung der durch die Rohre strömenden Kältemittel. Beide Enden des zweiten Kältemittelbehälters 622 in der Längsrichtung sind durch Verschlusselemente verschlossen.
Eine Gruppe der Kältemittelrohre 61 zur Durchströmung des über das Kältemitteleinführungsrohr 64b in den Außenwärmeaustauschteil 60 eingeführten Kältemittels bildet eine stromaufwärtsseitige Kältemittel-Rohrgruppe aus. Eine andere Gruppe der Kältemittelrohre 61 zur Durchströmung des Kältemittels von der stromaufwärtsseitigen Kältemittel-Rohrgruppe 60a, um das Kältemittel vom Kältemittel-Führungsrohr 64c abzuleiten, bildet eine stromabwärtsseitige Kältemittel-Rohrgruppe 60b aus.
In den die stromaufwärtsseitige Kältemittel-Rohrgruppe 60a ausbildenden Kältemittelrohren 61 ist der Kältemittelrohr-Aufwärtsteil 611 auf der Stromaufwärtsseite in der Strömungsrichtung A der Außenluft im Verhältnis zum Kältemittelrohr-Abwärtsteil 612 angeordnet. In den die stromabwärtsseitige Kältemittel-Rohrgruppe 60b ausbildenden Kältemittelrohren 61 ist der Aufwärtsteil 611 des Kältemittelrohrs stromabwärtsseitig in der Strömungsrichtung A der Außenluft im Verhältnis zum Abwärtsteil 612 des Kältemittelrohrs angeordnet.
Im Außenwärmeaustauschteil 60 dieser Ausführungsform, wie dargestellt durch einen ausgefüllten Pfeil in der schematischen Perspektivansicht der 18 fließt das in den Verteilraum 621a des ersten Kältemittelbehälters 621 des Ausgleichsbehälters 62 über das Kältemitteleinführungsrohr 64b eingeleitete Kältemittel vom Kältemittelrohr-Aufwärtsteil 611 auf der windzugewandten Seite in der Außenluft-Strömungsrichtung A in der stromaufwärtsseitigen Kältemittel-Rohrgruppe 60a zum kältemittelseitigen Wendeteil 61e. Anschließend fließt das Kältemittel und dreht um den Kältemittelrohr-Abwärtsteil 612 herum, auf der windabgewandten Seite in der Außenluft-Strömungsrichtung A in der stromaufwärtsseitigen Kältemittel-Rohrgruppe 60a. Das vom Kältemittelrohr-Abwärtsteil 612 in den zweiten Kältemittelbehälter 622 strömende Kältemittel fließt und dreht um vom Kältemittelrohr-Aufwärtsteil 611 herum, auf der windabgewandten Seite in der Strömungsrichtung A der Außenluft in der stromabwärtige Kältemittel-Rohrgruppe 60b herum zum kältemittelseitigen Wendeteil 61e, und zum Kältemittelrohr-Abwärtsteil 612 auf der windzugewandten Seite in der Außenluft-Strömungsrichtung A in der stromabwärtigen Kältemittel-Rohrgruppe 60b in dieser Reihenfolge.
Zurück zur 17 umfasst der Heizkörper des Wärmetauschers 16 dieser Ausführungsform den kühlmediumseitigen Ausgleichsbehälter 72, der aus entlang der Strömungsrichtung A der Außenluft in zwei Linien angeordneten Behältern 721 und 722 besteht. Der erste Kühlmediumbehälter 721, der auf der Stromaufwärtsseite in der Strömungsrichtung der Außenluft der Behälter 721 und 722 in zwei Linien angeordnet ist, ist mit einem Trennelement 721c ausgestattet, das in der Mitte in der Längsrichtung zur Untergliederung des Innenraums in zwei Räume angelegt ist.
Der erste Kühlmediumbehälter 721 ist mit Rohren verbunden, die auf der windzugewandten Seite in der Strömungsrichtung A der Außenluft unter einer Vielzahl der Kühlmediumrohr-Aufwärtsteile 711 und der Kühlmediumrohr-Abwärtsteile 712 angeordnet. Der Behälter 721 dient als Sammel- und Verteilbehälter zur Sammlung und/oder Verteilung der durch die Rohre strömenden Kältemittel.
Ein Ende des ersten kühlmediumseitigen Behälters 721 in der Längsrichtung ist mit dem Kühlmediumeinführungsrohr 74b verbunden, zur Einführung des Kühlmediums, und das andere Ende des kühlmediumseitigen Behälters 74 in der Längsrichtung ist mit einem Kühlmediumeinführungsrohr 74c verbunden, zur Ableitung und Führung des Kühlmediums. Das Kühlmediumeinführungsrohr 74b ist mit dem Verteilraum 721a der zwei Räume 721a und 721b in Kommunikation, die im ersten Kühlmediumbehälter 721 ausgebildet sind. Das Kühlmediumleitungsrohr 74c ist mit dem Sammelraum 721b der zwei Räume 721a und 721b in Kommunikation, die im ersten Kühlmediumbehälter 721 ausgebildet sind.
Unter den in zwei Linien angeordneten und im kühlmediumseitigen Ausgleichsbehälter 72 umfassten Behältern 721 und 722 ist der zweite auf der Stromabwärtsseite in der Strömungsrichtung A der Außenluft angeordnete Kühlmediumbehälter 722 mit den Rohren verbunden, die auf der windabgewandten Seite in der Strömungs-richtung A der Außenluft unter den Kühlmediumrohr-Aufwärtsteilen 711 und den Kühlmediumrohr-Abwärtsteilen 712 angeordnet sind. Der zweite Kühlmediumbehälter dient als Sammel- und Verteilbehälter zur Sammlung und/oder Verteilung des durch die Rohre strömenden Kältemittels. Beide Enden des zweiten Kühlmediumbehälters 722 in der Längsrichtung sind durch Verschlusselemente verschlossen.
Eine Gruppe der Kühlmediumrohre 71 zur Durchströmung des in den Heizkörper 70 über das Kühlmediumeinführungsrohr 74b eingeleiteten Kühlmittels bildet eine stromaufwärtsseitige Kühlmediumrohrgruppe 70a aus. Eine andere Gruppe der Kühlmediumrohre 71 zur Durchströmung des Kühlmittels von der stromaufwärtsseitigen Kühlmediumrohrgruppe 70a, um das Kühlmittel vom Kühlmediumleitungsrohr 74c abzuleiten, bildet eine stromabwärtsseitige Kühlmediumrohrgruppe 70b aus.
In den die stromaufwärtsseitige Kühlmediumrohrgruppe 70a ausbildenden Kühlmediumrohren 71 ist der Kühlmediumrohr-Aufwärtsteil 711 stromaufwärtsseitig in der Strömungsrichtung A der Außenluft im Verhältnis zum Kühlmediumrohr-Abwärtsteil 712 angeordnet. In den die stromabwärtsseitige Kühlmediumrohrgruppe 70b ausbildenden Kühlmediumrohren 71 ist der Kühlmediumrohr-Aufwärtsteil 711 stromabwärtsseitig in der Strömungsrichtung A der Außenluft im Verhältnis zum Kühlmediumrohr-Abwärtsteil 712 angeordnet.
Im Heizkörper 70 dieser Ausführungsform, wie dargestellt durch einen Kettenpfeil in der schematischen Perspektivansicht der 18, fließt das Kältemittel, das in den Verteilraum 721a des ersten Kühlmediumbehälters des kühlmediumseitigen Ausgleichsbehälters 72 über das Kältemittel 64b eingeleitet wird, vom Kühlmediumrohr-Aufwärtsteil 711 auf der windzugewandten Seite in der Strömungsrichtung A der Außenluft in der stromaufwärtsseitigen Kühlmediumrohrgruppe 70a zum kühlmediumseitigen Wendeteil 71e. Anschließend fließt das Kältemittel und dreht um den Kühlmediumrohr-Abwärtsteil 712 herum, auf der windabgewandten Seite in der Außenluft-Strömungsrichtung in der stromaufwärtsseitigen Kühlmedium-Rohrgruppe 70a. Das vom Kühlmediumrohr-Abwärtsteil 712 in den zweiten Kühlmediumbehälterteil 722 strömende Kältemittel fliesst vom Kühlmediumrohr-Aufwärtsteil 711 auf der windabgewandten Seite in der Außenluft-Strömungsrichtung A in der stromabwärtsseitigen Kühlmediumrohrgruppe 70b zum kühlmediumseitigen Wendeteil 71e. Anschließend fliesst das Kältemittel und dreht um den Kühlmediumrohr-Abwärtsteil 712 herum, auf der windzugewandten Seite in der Außenluft-Strömungsrichtung A in der stromabwärtsseitigen Kühlmedium-Rohrgruppe 70b.
Im Wärmetauscher 16 dieser Ausführungsform, sind der Kältemittelrohr-Aufwärtsteil 611 der stromaufwärtsseitigen Kältemittel-Rohrgruppe 60a und der Kühlmediumrohr-Aufwärtsteil 711 der stromaufwärtsseitigen Kühlmediumrohrgruppe 70a parallel in der Laminierungsrichtung der Rohre 61 und 71 angebracht.
Und der Kältemittelrohr-Abwärtsteil 612 der stromaufwärtsseitigen Kältemittel-Rohrgruppe 60a und der Kühlmediumrohr-Abwärtsteil 712 der stromaufwärtsseitigen Kühlmediumrohrgruppe 70a sind parallel in der Laminierungsrichtung der Rohre 61 und 71 angebracht.
Im Wärmetauscher 16 dieser Ausführungsform sind der Kältemittelrohr-Aufwärtsteil 611 der stromabwärtsseitigen Kältemittel-Rohrgruppe 60b und der Kühlmediumrohr-Aufwärtsteil 711 der stromabwärtsseitigen Kühlmediumrohrgruppe 60b parallel in der Laminierungsrichtung der Rohre 61 und 71 angebracht. Und der Kältemittelrohr-Abwärtsteil 612 der stromabwärtsseitigen Kältemittel-Rohrgruppe 60b und der Kühlmediumrohr-Abwärtsteil 712 der stromabwärtsseitigen Kühlmediumrohrgruppe 70b sind parallel in der Laminierungsrichtung der Rohre 61 und 71 angebracht.
Im Außenwärmeaustauschteil 60 fließt das Kältemittel von der Stromabwärtsseite zur Stromaufwärtsseite in der Strömungsrichtung der Außenluft in der stromaufwärtsseitigen Kältemittel-Rohrgruppe 60a, und das Kältemittel fließt von der Stromabwärtsseite zur Stromaufwärtsseite in der Strömungsrichtung der Außenluft in der stromabwärtsseitigen Kältemittel-Rohrgruppe 60b. Ebenfalls, im Heizkörper 70 fließt das Kühlmittel von der Stromaufwärtsseite zur Stromabwärtsseite in der Strömungsrichtung der Außenluft in der stromaufwärtsseitigen Kühlmedium-Rohrgruppe 60a, und fließt von der Stromabwärtsseite zur Stromaufwärtsseite in der Strömungsrichtung der Außenluft in der stromabwärtsseitigen Kühlmittel-Rohrgruppe 70b.
Dann sind die Kältemittelrohre 61 und die Kühlmediumrohre 71 ausgelegt, die die stromaufwärtsseitige Kältemittel-Rohrgruppe 60a und die stromaufwärtsseitige Kühlmedium-Rohrgruppe 60a ausbilden, damit die Kältemittel von der windzugewandten Seite zur windabgewandten Seite entlang der Strömungsrichtung A der Außenluft in derselben Richtung fließen können. Die Kältemittelrohre 61 und die Kühlmediumrohre 71, die die stromabwärtige Kältemittel-Rohrgruppe 60b und das stromabwärtsseitige Kühlmediumrohr 60 ausbildenden sind jeweils ausgelegt, damit das Kältemittel und das Kühlmittel von der windabgewandten Seite zur windzugewandten Seite entlang der Strömungsrichtung A der Außenluft in derselben Richtung fließen können.
Die Strukturen und Betriebe der anderen Bauteile des Wärmepumpenzyklus 10 einschließlich des Wärmetauschers 16 sind die gleichen wie diese der ersten Ausführungsform. Wie in der ersten Ausführungsform kann also der Wärmetauscher 16 dieser Ausführungsform den angemessenen Wärmeaustausch unter drei Typen von Flüssigkeiten, Kältemittel, Kühlmittel und Außenluft in jedem Vorgang des Wärmepumpenzyklus 10 vollführen. Diese Ausführungsform kann auch die Leistungsfähighkeit des Wärmetauschers verbessern, der ohne Erhöhung der Größe unter den drei Typen von Flüssigkeiten Wärme austauschen kann.
Des Weiteren ist im Wärmetauscher 16 dieser Ausführungsform der Kältemittelrohr-Aufwärtsteil 611 jedes die stromaufwärtsseitige Kältemittel-Rohrgruppe 60a ausbildenden Kältemittelrohrs 61 auf der Stromaufwärtsseite in der Strömungsrichtung A der Außenluft im Verhältnis zum Kältemittelrohr-Abwärtsteil 612 angeordnet. Und der Kühlmediumrohr-Aufwärtsteil 711 jedes die stromaufwärtsseitige Kühlmedium-Rohrgruppe 70a ausbildenden Kühlmediumrohrs 71 ist auf der Stromaufwärtsseite in der Strömungsrichtung A der Außenluft im Verhältnis zum Kühlmediumrohr-Abwärtsteil 712 angeordnet.
Im Betriebszustand, in welchem das in den Außenwärmeaustauschteil 60 eingeleitete Kältemittel und das in den Heizkörper 70 eingeleitete Kühlmedium eine Temperatur aufweisen, die höher ist als diese der Außenluft, wird ein Temperaturunterschied zwischen dem Kältemittel und dem Kühlmittel auf der Kältemittelstromaufwärtsseite der stromaufwärtsseitigen Kältemittel-Rohrgruppe 60a und auf der Kühlmittelstromaufwärtsseite der stromaufwärtsseitigen Kühlmedium-Rohrgruppe 70a verringert. Und Temperaturunterschiede zwischen dem Kältemittel und der Außenluft einerseits und zwischen dem Kühlmedium und der Außenluft andererseits können gewährleistet werden, die die Menge der Wärmeabgabe erhöhen können. Als Ergebnis kann ein Unterschied in thermischer Belastung zwischen dem Kältemittelrohr 61 und dem Kühlmediumrohr 71 abgebaut werden.
Im Wärmetauscher 16 dieser Ausführungsform ist der Kältemittelrohr-Aufwärtsteil 611 jedes die stromabwärtsseitige Kältemittel-Rohrgruppe 60b ausbildenden Kältemittelrohrs 61 auf der Stromabwärtsseite in der Strömungsrichtung A der Außenluft im Verhältnis zum Kältemittelrohr-Abwärtsteil 612 angeordnet.
Und der Kühlmediumrohr-Aufwärtsteil 711 jedes die stromabwärtsseitige Kühlmedium-Rohrgruppe 70b ausbildenden Kühlmediumrohrs 71 ist auf der Stromabwärtsseite in der Strömungsrichtung A der Außenluft im Verhältnis zum Kühlmedium-rohr-Abwärtsteil 712 angeordnet.
Im Betriebszustand, in welchem das in den Außenwärmeaustauschteil 60 eingeleitete Kältemittel und das in den Heizkörper 70 eingeleitete Kühlmedium eine Temperatur aufweisen, die höher ist als diese der Außenluft, kann die im Kältemittel und im Kühlmittel erhaltene Wärme nach der Außenluft auf der Kältemittelstromabwärtsseite der stromabwärtseitigen Kältemittel-Rohrgruppe 60b und auf der Kühlmittelstromabwärtsseite der stromabwärtsseitigen Kühlmediumrohrgruppe 70b ausreichend abgegeben werden. Als Ergebnis kann die Leistung des Wärmetauschers 16 verbessert werden.
Wie hier aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist, entspricht die stromaufwärtsseitige Kältemittel-Rohrgnuppe 60a dieser Ausführungsform einer in den beigefügten Ansprüchen beschriebenen stromaufwärtsseitigen ersten Rohrgruppe. Das stromabwärtsseitige Kältemittelrohr 60b dieser Ausführungsform entspricht einer stromabwärtsseitigen ersten Rohrgruppe. Die stromaufwärtsseitige Kühlmediumrohrgruppe 70a dieser Ausführungsform entspricht einer in den Ansprüchen beschriebenen stromaufwärtsseitigen zweiten Rohrgruppe. Das stromabwärtsseitige Kühlmittelrohr 70b dieser Ausführungsform entspricht einer stromabwärtsseitigen zweiten Rohrgruppe.
Andere Ausführungsformen
Die vorliegende Erfindung ist auf die oben genannten Ausführungsformen nicht beschränkt, und ohne vom Geltungsbereich der Erfindung abzuweichen, können sonstige Modifikationen und Änderungen auf die offenbarten Ausführungsformen gemacht werden.

(1) In den oben genannten Ausführungsformen weist im Wärmetauscher 16 beispielsweise die Behälter- und Rohrwärmetauscherstruktur zwei Wärmeaustauschteile 60 und 70 mit den Rohren (61, 71) und den Sammel- und Verteilbehältern (62, 72) auf. Die Struktur jedes der Wärmetauschteile 60 und 70 ist auf diese nicht beschränkt.

Alternativ, mag der Wärmetauscher beispielsweise eine sogenannte Büchsenboden-Wärmetauscherstruktur benutzen, mit der Laminierung einer Vielzahl von Plattenblechen über die äußeren Rippen 50. Jede Platte umfasst ein Rohr und einen mit dem Rohr in Kommunikation stehenden Behälter, die durch Kontaktierung eines Paars von Plattenelementen mit den jeweiligen fluchtend angeordneten Zentren ausgebildet werden.
In solch einer Büchsenboden-Wärmetauscherstruktur sind die Platten laminiert, damit die Behälter der Platten miteinander verbunden werden, die dann die Struktur bilden können, die jedem des kältemittelseitigen Ausgleichsbehälters 62 und des kühlmediumseitigen Ausgleichsbehälters 72 entspricht, wie in den oben genannten Ausführungsformen beschrieben.

(2) In den oben genannten Ausführungsformen sind die Platten 63 und 73 jeweils mit den Behältern 64 und 74 gekoppelt, die die Innenräume in die Sammelräume 62a und 72a, und die Verteilräume 62b und 72b unterteilt, um damit beispielsweise den kältemittelseitigen Ausgleichsbehälter 62 und den kühlmediumseitigen Ausgleichsbehälter 72 auszubilden. Die Strukturen der Ausgleichsbehälter 62 und 72 sind auf diese nicht beschränkt.
Zum Beispiel kann der Ausgleichsbehälter aus zwei Leitungen bestehen, und der innere Raum jeder Leitung kann ein Sammelraum oder ein Verteilraum sein. Dadurch kann die Druckfestigkeit jedes Ausgleichsbehälters verbessert werden.
(3) In den oben genannten Ausführungsformen sind die Kältemittelrohre 61 und die Kühlmediumrohre 71 abwechselnd laminiert oder gestapelt, beispielhaft. Jedoch ist die Anordnung der Kältemittelrohre 61 und der Kühlmediumrohre 71 auf die Ausführungsform nicht beschränkt.

Zum Beispiel, im Wärmetauscher 16 der ersten und dritten Ausführungsformen, wie gezeigt in 19(a) kann eine Mehrzahl von (N Stücke von) Kältemittelrohren 61 kontinuierlich laminiert werden, und dann eine Mehrzahl von (M Stücke von) Kühlmediumrohre 71 kann kontinuierlich laminiert werden. Zu dieser Zeit kann die Anzahl der Kühlrohre 61 gleich oder unterschiedlich sein von der Anzahl der darauf kontinuierlich laminierten Kühlmediumrohre 71.
Zum Beispiel, im Wärmetauscher 16 der zweiten Ausführungsform, wie gezeigt in 19(b) bis 19(d), können die Kältemittelrohre 61 auf der Stromaufwärtsseite in der Strömungsrichtung A der Außenluft angeordnet werden, während die Kühlmediumrohre 71 auf der Stromabwärtsseite positioniert werden können.
19(a) bis 19(d) zeigen schematisch die Querschnittsansichten des Ausgleichsbehälters des Wärmetauschers 16 in der Längsrichtung. In 19(a) bis 19(d), zum besseren Verständnis sind die Kältemittelrohre 61 schraffiert mit schattierten Bereichen bezeichnet und die Kühlmediumrohre 71 sind mit einer gestrichelten Schraffierung bezeichnet.
In der Anordnung einschließlich der einander benachbart angebrachten Kältemittelrohre 61 oder der einander benachbart angebrachten Kühlmediumrohre 71 wie gezeigt in 19(a) bis 19(d), können die äußeren Rippen 50 in erwünschter Weise in einem Raum zwischen den aneinandergrenzenden Kältemittelrohren 61 und zwischen den aneinandergrenzenden Kühlmediumrohren 71 angelegt werden.
Auf diese Weise sind die äußeren Rippen in allen Räumen angeordnet, die zwischen jedem der Rohre 61 und 71 und dem aneinandergrenzenden Kältemittelrohr 61 bzw. Kühlmediumrohr 71 liegen. Deshalb fördern die äußeren Rippen 50 den Wärmeaustausch zwischen der Außenluft und der durch die Rohre 61 und 71 strömenden Flüssigkeit (Kältemittel oder Kühlmittel), und können einen Unterschied in thermischer Belastung zwischen dem Kältemittelrohr 61 und dem Kühlmediumrohr 71 abbauen (vermindern). Als Ergebnis kann der Ausfall des Wärmetauschers verhindert werden.

(4) In der oben genannten ersten Ausführungsform ist der Kühlmediumrohr-Aufwärtsteil 711 des Kühlmediumrohrs 71 unter den Kältemittelrohren 61 und den Kühlmediumrohren 71 auf der Stromaufwärtsseite in der Strömungsrichtung A der Außenluft im Verhältnis zum Kühlmediumrohr-Abwärtsteil 712 angeordnet, beispielhaft, was die Erfindung nicht begrenzt.

Zum Beispiel kann der Kältemittelrohr-Aufwärtsteil 611 der Kältemittel 61 unter den Kältemittelrohren 61 und den Kühlmediumrohren 71 auf der Stromaufwärtsseite in der Strömungsrichtung A der Außenluft im Verhältnis zum Kältemittelrohr-Abwärtsteil 612 angeordnet sein.
Im Betriebszustand, in welchem das in den Außenwärmeaustauschteil 60 eingeleitete Kältemittel eine Temperatur aufweist, die höher ist als diese des Kühlmediums und der Außenluft, kann ein Temperaturunterschied zwischen dem Kältemittel und der Außenluft auf der Stromaufwärtsseite der Kältemittelströmung der Kältemittelrohre 61 gewährleistet werden, um die Menge der Wärmeabgabe zu erhöhen. Auf diese Weise kann der Temperaturunterschied zwischen dem Kältemittel und dem Kühlmittel vermindert werden, was den Unterschied in thermischer Belastung zwischen den Kältemittelrohren 61 und den Kühlmediumrohren 71 abbauen kann. In diesem Ausführungsbeispiel entspricht das Kältemittel einer ”hochtemperaturseitigen Flüssigkeit”; das Kältemittelrohr 61 einer ”hochtemperaturseitigen Rohr”; der Kältemittelrohr-Aufwärtsteil 611 des Kältemittelrohrs 61 einem ”hochtemperaturseitigen Aufwärtsteil”; und der Kältemittelrohr-Abwärtsteil 12 des Kältemittelrohrs 61 einem ”hochtemperaturseitigen Abwärtsteil”. Das Kühlmittel entspricht einer ”niedertemperaturseitigen Flüssigkeit”; das Kühlmediumrohr 71 einem ”niedertemperaturseitigen Rohr”; der Kühlmediumrohr-Aufwärtsteil 711 des Kühlmediumrohrs 71 einem ”niedertemperaturseitigen Rohr-Aufwärtsteil”; und der Kühlmediumrohr-Abwärtsteil 712 des Kühlmediumrohrs 71 einem ”niedertemperaturseitigen Rohr-Abwärtsteil”.

(5) In der oben genannten ersten Ausführungsform sind die Kältemittelrohr-Aufwärtsteile 611 der Kältemittelrohre 61 und die Kühlmediumrohr-Abwärtsteile 712 der Kühlmediumrohre 71 in der Laminierungsrichtung der Rohre 61 und 71 angebracht. Und die Kältemittelrohr-Abwärtsteile 612 und die Kühlmediumrohr-Aufwärtsteile 711 sind in der Laminierungsrichtung der Rohre 61 und 71, beispielhaft angebracht. Die Erfindung ist auf die obige Anordnung nicht beschränkt.

Zum Beispiel können die Kältemittelrohr-Aufwärtsteile 611 der Kältemittelrohre 61 und die Kühlmediumrohr-Abwärtsteile 711 der Kühlmediumrohre 71 in der Laminierungsrichtung der Rohre 61 und 71 angebracht werden, und die Kältemittelrohr-Abfwärtsteile 612 und die Kühlmediumrohr-Abwärtsteile 712 können in der Laminierungsrichtung der Rohre 61 und 71 angebracht werden.
Bei einer derartigen Struktur sind die Strömungsrichtungen des durch das Kältemittelrohr 61 strömenden Kältemittels und des durch das Kühlmediumrohr strömenden Kühlmittels in der Längsrichtung der jeweiligen Rohre 61 und 71 einander entgegengesetzt, und sind dieselben in der Strömungsrichtung der Außenluft (zum Beispiel, von der windzugewandten Seite zur windabgewandten Seite, oder von der windabgewandten Seite zur windzugewandten Seite) (die eine teilweise parallele Strömungsstruktur ist).
Der Wärmetauscher 16 mit einer solchen Struktur verringert die Wärmeaustauschleistung im Vergleich zum Wärmetauscher 16 der ersten Ausführungsform, kann aber den Temperaturunterschied zwischen dem durch die Kältemittelrohre 61 strömenden Kältemittel und dem durch die Kühlmediumrohre 71 strömenden Kühlmedium als Ganzes verringern.
Mit Bezugnahme auf 20 wird Folgendes erklären, warum der Temperaturunterschied zwischen dem durch das Kältemittelrohr 61 strömenden Kältemittel und dem durch das Kühlmediumrohr 71 strömenden Kühlmedium kann im Wärmetauscher 16 mit der teilweise parallelen Strömungsstruktur vermindert werden. 20 ist ein Erklärungsdiagramm, zu erklären, in welchem Masse der Strukturunterschied zwischen einzelnen Arten von Wärmeaustauschern den Temperaturunterschied zwischen dem Kältemittel und dem Kühlmittel in jedem Rohr beeinflusst. In 20 bezeichnet schematisch eine durchgezogene Linie eine Temperaturänderung einer Hochtemperaturflüssigkeit (hochtemperaturseitigen Flüssigkeit) des Kältemittels und des Kühlmittels (wobei ein Einströmungsteil durch einen schwarzen Kreis und ein Ausströmungsteil durch einen schwarzen Diamant bezeichnet sind).
Eine abwechselnde lange und kurze gestrichelte Linie bezeichnet schematisch eine Temperaturänderung einer Niedertemperaturflüssigkeit (niedertemperaturseitigen Flüssigkeit) im Wärmetauscher 16 mit einer teilweise parallelen Strömungsstruktur. Eine abwechselnde Linie aus einem langen Strich und zwei kurzen Strichen bezeichnet schematisch eine Temperaturänderung einer Niedertemperaturflüssigkeit in der entgegengesetzten Strömungsstruktur (Wärmetauscher 16 beschrieben in der ersten Ausführungsform). Die abwechselnde lange und kurze gestrichelte Linie und die Linie aus einem langen Strich und zwei kurzen Strichen zeigen jeweils die Temperaturänderung unter den folgenden Bedingungen. Im Betriebszustand, in welchem die Temperatur der Außenluft niedriger ist als die Temperatur jedes des Kältemittels und des Kühlmittels, ist eine Ausströmungstemperatur TI2 der vom Rohr strömenden niedertemperaturseitigen Flüssigkeit anhand des Wärmetauschers 16 mit der teilweise parallelen Strömungsstruktur gleich einer Ausströmungstemperatur TI2' der vom Rohr strömenden niedertemperaturseitigen Flüssigkeit anhand des Wärmetauschers 16 mit der entgegengesetzten Struktur.
Wie oben erläutert ist die Wärmeaustauschleistung des Wärmetauschers 16 mit der teilweise parallelen Strömungsstruktur vermindert im Vergleich zum Wärmetauscher 16 wie in der ersten Ausführungsform beschrieben. Wie durch die abwechselnde lange und kurze gestrichelte Linie und die abwechselnde Linie bestehend aus einem langen Strich und zwei kurzen Strichen in 20 im Wärmetauscher 16 mit der teilweise parallelen Strömungsstruktur wird die Einströmungstemperatur TI1 der in die Rohre einströmenden niedertemperaturseitigen Flüssigkeit höher als die Einströmungstemperatur TI1' der in den Wärmetauscher 16 der ersten Ausführungsform einströmenden niedertemperaturseitigen Flüssigkeit.
Der Temperaturunterschied T also zwischen der Einströmungstemperatur Th1 der hochtemperaturseitigen Flüssigkeit und der Einströmungstemperatur TI1 der in den Wärmetauscher 16 einströmenden niedertemperaturseitigen Flüssigkeit mit der teilweise parallelen Strömungsstruktur ist klein im Vergleich zum Temperaturunterschied T' zwischen der Einströmungstemperatur TI1 der hochtemperaturseitigen Flüssigkeit und der Einströmungstemperatur TI1' der in den Wärmetauscher 16 einströmenden niedertemperaturseitigen Flüssigkeit.
Im Wärmetauscher 16 mit der teilweise parallelen Strömungsstruktur also kann der Temperaturunterschied zwischen dem durch die Kältemittelrohre 61 strömenden Kältemittel und dem durch die Kühlmediumrohre 71 strömenden Kühlmedium als Ganzes verringert werden, im Vergleich zum Wärmetauscher 16 der ersten Ausführungsform. Als Ergebnis kann der Unterschied in thermischer Belastung zwischen dem Kältemittelrohr 61 und dem Kühlmediumrohr 71 vom Wärmetauscher abgebaut werden. Diese Ausführung wird auf den Betriebszustand angewendet, in welchem die Temperatur der Außenluft niedriger ist als die Temperatur jedes des Kältemittels und des Kühlmittels, aber der Wärmetauscher 16 mit der teilweise parallelen Strömungsstruktur kann ungeachtet des Verhältnisses zwischen der Temperatur der Außenluft und der des Kältemittels und Kühlmittels den folgenden Effekt verursachen. Im Wärmetauscher 16 also mit der teilweise parallelen Strömungsstruktur kann der Temperaturunterschied zwischen dem durch die Kältemittelrohre 61 strömenden Kältemittel und dem durch die Kühlmediumrohre 71 strömenden Kühlmedium als Ganzes verringert werden, im Vergleich zum Wärmetauscher 16 der ersten Ausführungsform.
Im Wärmetauscher 16 mit der teilweise parallelen Strömungsstruktur sind also der Kältemittelrohr-Aufwärtsteil 611 und der Kühlmediumrohr-Aufwärtsteil 711 auf der Stromaufwärtsseite in der Strömungsrichtung A der Außenluft im Verhältnis zum Kältemittelrohr-Abwärtsteil 612 und zum Kühlmediumrohr-Abwärtsteil 712 angeordnet.
Im Betriebszustand, in welchem das in den Außenwärmeaustauschteil 60 eingeleitete Kältemittel und das in den Heizkörper 70 eingeleitete Kühlmedium eine Temperatur aufweisen, die höher ist als diese der Außenluft, können die Temperaturunterschiede im Wärmetauscher zwischen dem Kältemittel und der Außenluft, und zwischen dem Kühlmittel und der Außenluft gewährleistet werden, um dadurch die Menge der Wärmeabgabe zu erhöhen. Als Ergebnis kann ein Unterschied in thermischer Belastung zwischen dem Kältemittelrohr 61 und dem Kühlmediumrohr 71 abgebaut werden, um damit den Ausfall des Wärmetauschers zu unterdrücken.

(6) In der oben genannten ersten Ausführungsform wird das Kältemittel des Wärmepumpenzyklus 10 als die erste Flüssigkeit benutzt, das Kühlmittel des Kühlmittelkreislaufs 40 als die zweite Flüssigkeit benutzt, und die vom Gebläselüfter 17 eingeblasene Außenluft als die dritte Flüssigkeit, aber die erste bis zur dritten Flüssigkeiten sind auf diese nicht beschränkt. Zum Beispiel, wie in der dritten Ausführungsform kann die Luft im Fahrzeuginnenraum als die dritte Flüssigkeit verwendet werden.

Zum Beispiel kann die erste Flüssigkeit ein hochdruckseitiges Kältemittel oder ein niederdruckseitiges Kältemittel im Wärmepumpenzyklus 10 sein.
Zum Beispiel kann die zweite Flüssigkeit ein Kühlmittel zum Kühlen elektrischer Einrichtungen sein, wie ein Antriebsmaschine oder ein Umrichter für die Zuführung von elektrischer Leistung zu einem Elektromotor MG zum Fahren. Alternativ kann die zweite Flüssigkeit 61 zum Kühlen sein, der zweite Wärmeaustauschteil kann als Ölkühler dienen und die zweite Flüssigkeit zum Nutzen kann ein Wärmespeicherungsmittel, ein Kühlspeicherungsmittel oder ähnliches sein.
Die erste zur dritten Flüssigkeiten sind auf Flüssigkeiten nicht beschränkt, deren Eigenschaften beziehungsweise Bauteile voneinander unterschieden sind. Die erste bis dritte Flüssigkeiten können Flüssigkeiten sein, die sich in Temperatur beziehungsweise Zustand unterscheiden, wie in einer Gasphase oder einer Flüssigphase, auch wenn die Flüssigkeiten dieselben Eigenschaften oder Bauteile aufweisen. Zum Beispiel kann die erste Flüssigkeit ein hochdruckseitiges Kältemittel im Wärmepumpenzyklus 10 sein, und die zweite Flüssigkeit zum Nutzen ein niederdruckseitiges Kältemittel im Wärmepumpenzyklus 10 sein. Zum Beispiel, wenn der Wärmetauscher mit verschiedenen angepassten Leitungen ausgestattet ist, für die Inumlaufsetzung des Kühlmittels zur Kühlung des Motors und für die Inumlaufsetzung des Kühlmittels zur Kühlung des Umrichters, ist die erste Flüssigkeit zum Nutzen ein Kühlmittel für den Motor, und die zweite Flüssigkeit zum Nutzen ist ein Kühlmittel für den Umrichter.
Das Verhältnis zwischen den Temperaturen der ersten zur dritten Flüssigkeiten ist in erwünschter Weise wie folgt: die Temperatur der dritten Flüssigkeit ist niedriger als diese einer der ersten und zweiten Flüssigkeiten mit einer höheren Temperatur (der hochtemperaturseitigen Flüssigkeit), und höher ist als diese der anderen Flüssigkeit mit einer niedrigen Temperatur (der niedertemperaturseitigen Flüssigkeit). Ein derartiges Temperaturverhältnis verringert die Temperatur der hochtemperaturseitigen Flüssigkeit und erhöht die Temperatur der niedertemperaturseitigen Flüssigkeit im Wärmetauscher 16, wodurch der Temperaturunterschied zwischen der ersten Flüssigkeit und der zweiten Flüssigkeit verringert werden kann. Als Ergebnis kann der Unterschied in thermischer Belastung zwischen den Rohren 61 und 71 abgebaut werden, um dadurch den Ausfall des Wärmetauschers 16 wirksam zu unterdrücken.
Wenn der Wärmepumpenzyklus 10, auf welchen der Wärmetauscher 16 der Erfindung angewendet wird, ist in einer stationären Klimaanlage, in einem Kühlspeicherungsschrank einer Kühl- und Heizeinrichtung für ein Verkaufsautomat oder ähnliches benutzt, kann die zweite Flüssigkeit ein Kühlmittel zum Kühlen der Antriebsmaschine und des Elektromotors sein, die als eine Triebquelle sowohl des Verdichters des Wärmepumpenzyklus 10 dienen, als anderer elektrischer Vorrichtungen.
In den oben genannten Ausführungsformen wird der Wärmetauscher 16 der Erfindung auf den Wärmepumpenzyklus (Kältezyklus) beispielhaft angewendet. Die Anwendungen des Wärmetauschers 16 der Erfindung sind auf diese nicht beschränkt. Der Wärmetauscher 16 der Erfindung kann dann auf jegliche Vorrichtungen zum Wärmeaustausch unter drei Typen von Flüssigkeiten und ähnlichen weitreichend angewandt werden.

(7) In den oben genannten Ausführungsformen bestehen die Kältemittelrohre 61 des Außenwärmeaustauschteils 60, die Kühlmediumrohre 71 des Heizkörpers 70 und die äußeren Rippen 50 aus einer Aluminiumlegierung (Metall) und werden beispielhaft zusammen hartgelötet. Die äußere Rippe 50 kann aus einem Werkstoff mit ausgezeichneter Wärmeleitfähigkeit gebildet sein (zum Beispiel, Kohlenstoffnanorohr oder ähnlichem), und können durch jegliches Kontaktierungsmittel wie einen Klebstoff oder ähnlichen verbunden werden.

21 zeigt schematisch eine teilweise Perspektivansicht eines Wärmetauschers 16 nach einer weiteren Ausführungsform. 22(a), 22(b) und 22(c) sind Erklärungsdiagramme zur Erklärung einer äußeren Rippe nach einer weiteren Ausführungsform. 22(a) ist eine Teilvorderansicht der äußeren Rippe 50. 22(b) ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XXIIB-XXIIB der 22(a) und 22(c) ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils der 22(a).
Wenn die äußere Rippe 50 mit den Rohren 61 und 71 wie die obigen jeweiligen Ausführungsformen verbunden ist, wie gezeigt in 21, 22(a), 22(b), und 22(c), ist die äußere Rippe 50 in erwünschter Weise mit einen Mehrzahl von Schlitzen 50a ausgestattet, zur örtlichen Schwächung der Steifigkeit der äußeren Rippe 50. Der Schlitz 50a kann aus einem in die äußere Rippe 50 eindringenden Durchgangsloch gebildet werden oder aus einem Ausschnitt an der Umfangskante der äußeren Rippe 50 bestehen.
Auf diese Weise kann jeder Schlitz 50a der äußeren Rippe die auf die Rohre 61 und 71 beaufschlagte Belastung aufnehmen, wo der Unterschied in thermischer Belastung zwischen den Rohren 61 und 71 liegt. Die äußeren Rippen 50 mit den Schlitzen 50a können weiterhin den Ausfall des Wärmetauschers 16 innerhalb eines teilweisen Bereichs unterdrücken, wo der Unterschied in thermischer Belastung zwischen den Rohren 61 und 71 liegt.

(8) In der oben genannten ersten Ausführungsform werden in der kurzzeitigen Befestigungsstufe des Rohrs und des Behälters die Kältemittelrohre 61 und die Kühlmediumrohre 71 zeitweilig zusammen befestigt, wobei die inneren Rippen 65 und 75 beispielhaft in die Platten 61a, 61b, 71a und 71b gesteckt werden. Alternativ können die Platten 61a, 61b, 71a und 71b mit Positionierungsteilen für die inneren Rippen 65 und 75 vorgesehen werden. Solche Positionierungsteilen können aus Vorsprüngen bestehen, die zum Beispiel vom Kältemittelströmungsweg 61c, vom Kühlmediumströmungsweg 71c, von den Wendeteilen 61e und 71e und den Vergrößerungsteilen 61f und 71f nach innen hineinragen.
(9) Die obigen zweiten und dritten Ausführungsformen beschreiben die inneren Rippen 65 und 75 nicht, die innerhalb der Kältemittelrohre 61 und der Kühlmediumrohre 71 angelegt sind. Wenn die inneren Rippen 65 und 75 jedoch zur Anwendung ausgelegt sind, werden die flachen Rohre gebogen, und dann die Rippen werden in erwünschter Weise in Flüssigkeitsströmungswege auf der Stromaufwärtsseite und auf der Stromabwärtsseite jedes der Wendeteile 61e und 71e eingesetzt. Aus diese Weise können die inneren Rippen jedoch während des Biegens des flachen Rohrs vor Verformung geschützt werden
(10) In den oben genannten Ausführungsformen gelangt das elektrische Dreiwegeventil 42 zum Einsatz als Leitungsschaltmittel zum Schalten unter den Kühlmediumleitungen des Kühlmittelkreislaufs 40, beispielsweise. Jedoch ist das Leitungsschaltmittel auf diese nicht beschränkt. Zum Beispiel kann ein thermostatisches Ventil angewandt werden. Das thermostatische Ventil ist ein Ventil, das auf die Temperatur des Kühlmediums ansprechen kann und aus einem mechanischen System besteht, das zum Öffnen und Schließen eines Kühlmediumdurchgangs ausgebildet ist, wobei ein Ventilkörper anhand eines Thermowachses (Temperaturerfassungselement) verdrängt wird, dessen Volumen temperaturabhängig verändert ist. Das thermostatische Ventil kann dann eingesetzt werden, um den Kühlmitteltemperatursensor 52 zu entfernen.
(11) Obwohl in den oben genannten Ausführungsformen das Kältemittel zum Nutzen das normale Flon-basierte Kältemittel beispielhaft ist, ist der Typ des Kältemittels auf diese nicht beschränkt. Das Kältemittel zum Nutzen kann ein natürliches Kältemittel sein, wie Kohlensäure oder ein kohlenwasserstoffbasiertes Kältemittel. Der Wärmepumpenzyklus 10 kann ferner ein superkritischer Kältezyklus sein, in welchem der Druck des vom Verdichter 11 abgelassenen Kältemittels gleich oder höher ist als der kritische Druck des Kältemittels

Die vorliegende Erfindung ist mit Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsformen offenbart worden. Zu verstehen ist jedoch, dass die vorliegende Erfindung auf die obigen bevorzugten Ausführungsformen und die oben beschriebenen Strukturen nicht beschränkt ist. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, sonstige geänderte Beispiele und gleichwertige Anordnungen abzudecken. Hinzu kommt, dass andere bevorzugte Ausführungsformen, wie ein zusätzliches Element umfassen oder ein Element verlieren, im Verhältnis zu den offenbarten Ausführungsformen, oder sonstige andere Kombinationen der Ausführungsformen in den Anwendungsbereich und den Geist der vorliegenden Erfindung fallen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2010-251119 [0001]
JP 2011-233083 [0001]
JP 11-157326 [0006]

Claims

Ein Wärmetauscher umfassend: einen ersten Wärmeaustauschteil (60) aufweisend eine Mehrzahl von ersten Rohren (61), durch die ein erstes Fluid fließt, und einen ersten Behälter (62), der sich in eine Laminierungsrichtung der ersten Rohre (61) erstreckt, um das erste durch die ersten Rohre (61) strömende Fluid zu sammeln oder verteilen, wobei der erste Wärmeaustauschteil (60) zum Wärmeaustausch zwischen dem ersten Fluid und einem dritten um die ersten Rohre (61) herum strömenden Fluid angepasst ist; und einen zweiten Wärmeaustauschteil (70) aufweisend eine Mehrzahl von zweiten Rohren (71), durch das ein zweites Fluid fließt, und einen zweiten Behälter (72), der sich in eine Laminierungsrichtung der zweiten Rohre (71) erstreckt, um das zweite durch die zweiten Rohre (71) strömende Fluid zu sammeln oder verteilen, wobei der zweite Wärmeaustauschteil (70) zum Wärmeaustausch zwischen dem zweiten Fluid und dem dritten um die zweiten Rohre (71) herum strömenden Fluid angepasst ist, worin die ersten Rohre (61) und die zweiten Rohre (71) zwischen dem ersten Behälter (62) und dem zweiten Behälter (72) angeordnet sind, wobei wenigstens eines der ersten Rohre (61) zwischen den zweiten Rohren (71) angeordnet ist, wobei wenigstens eines der zweiten Rohre (71) zwischen den ersten Rohren (61) angeordnet ist, ein zwischen dem ersten Rohr (61) und dem zweiten Rohr (71) ausgebildeter Raumbereich einen dritten Fluiddurchgang (16a) definiert, durch den das dritte Fluid strömt, eine äußere Rippe (50) im dritten Fluiddurchgang (16a) angeordnet ist, um den Wärmetausch zwischen beiden Wärmeaustauschteilen (60, 70) zu fördern, wobei Wärmeübertrag zwischen dem ersten durch die ersten Rohre strömenden Fluid (61) und dem zweiten durch die zweiten Rohre strömenden Fluid (71) ermöglicht wird, wobei zur Änderung der Strömungsrichtung des ersten Fluids das erste Rohr (61) mit einem ersten Wendeteil (61e) ausgestattet ist, wobei zur Änderung der Strömungsrichtung des zweiten Fluids das zweite Rohr (71) mit einem zweiten Wendeteil (71e) ausgestattet ist, wobei der erste Wendeteil (61e) näher am zweiten Behälter (72) als am ersten Behälter (62) positioniert ist, und der zweite Wendeteil (71e) näher am ersten Behälter (62) als am zweiten Behälter (72) positioniert ist.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 1, worin eine Temperatur des ersten in den ersten Wärmeaustauschteil (60) eingeleiteten Fluids von einer Temperatur des zweiten in den zweiten Wärmeaustauschteil (70) eingeleiteten Fluids verschieden ist, und die äußere Rippe (50) in einem Raumbereich angeordnet ist, der zwischen den ersten und zweiten aneinandergrenzenden Rohren (61, 72), zwischen den benachbarten ersten Rohren (61) und zwischen den benachbarten zweiten Rohren (71) ausgebildet.
Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, worin das erste Rohr (61) und das zweite Rohr (71) zwischen dem ersten Behälter (62) und dem zweiten Behälter (72) befestigt sind.
Wärmetauscher nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, worin, wenn ein Fluid mit einer höheren Temperatur, das in den ersten Wärmeaustauschteil (60) ersten eingeleiteten Fluid und das in den zweiten Wärmeaustauschteil (70) zweiten eingeleiteten Fluid als ein hochtemperaturseitiges Fluid festgelegt ist, wenn ein Aufwärtsteil eines hochtemperaturseitigen Rohrs des ersten Rohrs (61) und des zweiten Rohrs (71), durch welchen das hochtemperaturseitige Fluid im Verhältnis zu einem entsprechenden der ersten und zweiten Wendeteile (61e, 71e) strömt, als ein Aufwärtsteil des hochtemperaturseitigen Rohrs festgelegt ist, wenn ein Abwärtsteil des hochtemperaturseitigen Rohrs des ersten Rohrs (61) und des zweiten Rohrs (71), durch welchen das hochtemperaturseitige Fluid im Verhältnis zu einem entsprechenden der ersten und zweiten Wendeteile (61e, 71e) strömt, als ein Abwärtsteil des hochtemperaturseitigen Rohrs festgelegt ist, die Temperatur des dritten Fluids niedriger ist als diese des hochtemperaturseitigen Fluids, und der Aufwärtsteil des hochtemperaturseitigen Rohrs wenigstens eines der hochtemperaturseitigen Rohre im Verhältnis des Abwärtsteils des hochtemperaturseitigen Rohrs in eine Strömungsrichtung des dritten Fluids stromaufwärts positioniert ist.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 4, worin, wenn ein Fluid mit einer niedrigen Temperatur, des ersten in den ersten Wärmeaustauschteil (60) eingeleiteten Fluids und des in den zweiten Wärmeaustauschteil (70) zweiten eingeleiteten Fluids, als ein niedertemperaturseitiges Fluid festgelegt ist, wenn ein Aufwärtsteil eines niedertemperaturseitigen Rohrs des ersten Rohrs (61) und des zweiten Rohrs (71), durch welchen die nieder-temperaturseitige Flüssigkeit im Verhältnis zu einem entsprechenden der ersten und zweiten Wendeteile (61e, 71e) strömt, als ein Aufwärtsteil des niedertemperatur-seitigen Rohrs festgelegt ist, und wenn ein Abwärtsteil des niedertemperaturseitigen Rohrs des ersten Rohrs (61) und des zweiten Rohrs (71), durch welchen das nieder-temperaturseitige Fluid im Verhältnis zu einem der ersten und zweiten entsprechenden Wendeteile (61e, 71e) strömt, als ein Abwärtsteil des nieder-temperaturseitigen Rohrs festgelegt ist, die Temperatur des dritten Fluids niedriger ist als diese des niedertemperaturseitigen Fluids, und der Aufwärtsteil des niedertemperaturseitigen Rohrs wenigstens eines der niedertemperaturseitigen Rohre im Verhältnis des Abwärtsteils des niedertemperaturseitigen Rohrs in eine Strömungs-richtung des dritten Fluids stromaufwärts positioniert ist.
Wärmetauscher nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, worin die Temperatur des dritten Fluids niedriger ist als diese eines Fluids mit einer höheren Temperatur, des ersten in den ersten Wärmeaustauschteil (60) eingeleiteten Fluids und des zweiten in den zweiten Wärmeaustauschteil (70) eingeleiteten Fluids, und höher ist als diese des anderen Fluids mit einer niedrigen Temperatur.
Wärmetauscher nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, worin, wenn ein Aufwärtsteil des ersten Rohrs (61) relativ zum ersten Wendeteil (61e) als ein erster Aufwärtsteil (611) des Rohrs, wenn ein Abwärtsteil des ersten Rohrs (61) relativ zum ersten Wendeteil (61e) als ein erster Abwärtsteil (612) des Rohrs festgelegt ist, wenn ein Aufwärtsteil des zweiten Rohrs (71) relativ zum zweiten Wendeteil (71e) als ein zweiter Aufwärtsteil (711) des Rohrs festgelegt ist, und wenn ein Abwärtsteil des zweiten Rohrs (71) relativ zum zweiten Wendeteil (71e) als ein zweiter Abwärtsteil (712) des Rohrs festgelegt ist, der erste Aufwärtsteil (611) des Rohrs und der zweite Aufwärtsteil (711) des Rohrs in eine Laminierungsrichtung der ersten und zweiten Rohre (61, 71) angebracht sind, und der erste Abwärtsteil (612) des Rohrs und der zweite Abwärtsteil (712) des Rohrs in die Laminierungsrichtung der ersten und zweiten Rohre (61, 71) angebracht sind.
Wärmetauscher nach Anspruch 7, worin der erste Aufwärtsteil (611) des Rohrs und der zweite Aufwärtsteil (711) des Rohrs im Verhältnis zum ersten Abwärtsteil (612) des Rohrs und zum zweiten Abwärtsteil (712) des Rohrs in Strömungsrichtung des dritten Fluids aufwärts positioniert sind.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 7, worin die ersten Rohre (61) eine stromaufwärtsseitige erste Rohrgruppe (60a) umfassen, in welcher das erste in den ersten Wärmeaustauschteil (60) eingeleitete Fluid strömt, und eine erste stromabwärtsseitige Rohrgruppe (60b), in welcher das von der ersten stromaufwärtsseitigen Rohrgruppe (60a) strömende erste Fluid strömt, um das Herausströmen des ersten Fluids aus dem ersten Wärme-austauschteil (60) zu bewirken, die zweiten Rohre (71) eine zweite stromaufwärts-seitige Rohrgruppe (70a) umfassen, in welcher das in den zweiten Wärmeaustauschteil (70) zweite eingeleitete Fluid strömt, und eine zweite stromabwärtsseitige Rohrgruppe (70b), in welcher das von der zweiten stromaufwärtsseitigen Rohrgruppe (70a) strömende zweite Fluid strömt, um das Herausströmen des zweiten Fluids aus dem zweiten Wärmeaustauschteil (70) zu bewirken, und der erste Aufwärtsteil (611) des Rohrs und der zweite Aufwärtsteil (711) des Rohrs der stromaufwärtsseitigen ersten Rohrgruppe (60a) und der zweiten stromaufwärtsseitigen Rohrgruppe (70a) im Verhältnis zum ersten Abwärtsteil (612) des Rohrs und zum zweiten Abwärtsteil (712) des Rohrs in Strömungsrichtung des dritten Fluids aufwärts positioniert sind.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 9, worin der erste Aufwärtsteil (611) des Rohrs und der zweite Aufwärtsteil (711) des Rohrs der ersten stromabwärtsseitigen Rohrgruppe (60b) und die zweite stromabwärtsseitige Rohrgruppe (70b) im Verhältnis zum ersten Abwärtsteil (612) des Rohrs und zum zweiten Abwärtsteil (712) des Rohrs in Strömungsrichtung des dritten Fluids aufwärts positioniert sind.
Wärmetauscher nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, worin die äussere Rippe (50) mit den ersten und zweiten Rohren (61, 71) gekoppelt und zur örtlichen Begrenzung der Steifigkeit der äußeren Rippe mit einer Mehrzahl von Schlitzen (50a) ausgestattet ist.
Wärmetauscher nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 11, worin ein Bereich eines Kältemitteldurchganges eines Zwischenteils wenigstens eines des ersten Wendeteils (61e) und des zweiten Wendeteils (71e) größer ist als ein Bereich eines Fluiddurchgangs eines jeweiligen Fluidzuflussteils und eines Fluidabflussteils desjenigen Wendeteils.
Wärmetauscher nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 12, ferner umfassend eine innere Rippe (65, 75), die innerhalb wenigstens eines des ersten Rohrs (61) und des zweiten Rohrs (71) angebracht ist, um zwischen dem ersten Fluid beziehungsweise dem zweiten Fluid und dem dritten Fluid den Wärmeaustausch zu fördern, worin die innere Rippe (65, 75) ein Ende aufweist, das in einen inneren Raumbereich des ersten Wendeteils (61e) oder zweiten Wendeteils (71e) hineinragt.
Wärmetauscher nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 13, worin jedes des ersten Rohrs (61) und des zweiten Rohrs (71) aus einem durch Kontaktierung eines Paars von Platten (61a, 61b, 71a, 71b) ausgestalteten Plattenrohr hergestellt ist.
Wärmetauscher nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 13, worin jedes des ersten Rohrs (61) und des zweiten Rohrs (71) durch Biegung eines flachen Rohrs mit einem flachen Abschnitt in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung des Rohrs gebildet ist.