DE112012005002T5

DE112012005002T5 - Wärmetauscher

Info

Publication number: DE112012005002T5
Application number: DE112012005002.9T
Authority: DE
Inventors: c/o Denso Corp. Katoh Yoshiki
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-11-29
Filing date: 2012-11-28
Publication date: 2014-08-21
Also published as: CN103959003B; WO2013080532A1; US20140318749A1; JP2013137182A; JP5796563B2; US9995534B2; CN103959003A

Abstract

In einem Wärmetauscher ist ein zweiter Fluidströmungsraum (162c, 752e), der mit zweiten Rohren (43a) in Verbindung steht, derart ausgebildet, dass er von einem ersten Behälterraum (163a, 163b) innerhalb einer Behältereinheit (16c), die einen ersten Behälterraum (163a, 163b) bildet, der Kältemittel (erstes Fluid) sammelt oder verteilt, abgetrennt ist. Die Behältereinheit (16c) wird von einem Kühlmittel (zweites Fluid) entfrostet, das in dem zweiten Fluidströmungsraum (162c, 752e) strömt, das eine höhere Temperatur hat als das Kältemittel, das in dem ersten Behälterraum (163a, 163b) strömt. Mit diesem Aufbau wird Wärme von dem zweiten Fluid, das in dem zweiten Fluidströmungsraum (162c, 752e) strömt, der in der Behältereinheit (16c) enthalten ist, wirksam an einen Abschnitt der Behältereinheit (16c) übertragen, der wahrscheinlich einfriert. Als ein Ergebnis kann das Entfrosten der Behältereinheit (16c) gefördert werden.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Diese Anmeldung basiert auf den japanischen Patentanmeldungen Nr. 2011-260522 , eingereicht am 29. November 2011 und Nr. 2012-250501 , eingereicht am 14. November 2012, die hier per Referenz eingebunden sind.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen kombinierten Wärmetauscher, der aufgebaut ist, um den Wärmeaustausch zwischen drei Arten von Fluiden zu ermöglichen.
Hintergrundtechnik
Herkömmlicherweise ist ein kombinierter Wärmetauscher, der aufgebaut ist, um den Wärmeaustausch zwischen drei Fluidarten zu ermöglichen, bekannt. Zum Beispiel ist ein in dem Patentdokument 1 offenbarter Wärmetauscher ein kombinierter Wärmetauscher, der aufgebaut ist, um sowohl den Wärmeaustausch zwischen einem Kältemittel einer Kältekreislaufvorrichtung und einer Fahrzeugaußenluft (Außenluft) als auch den Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und einem Kühlmittel, das einen Motor kühlt, zu ermöglichen.
Insbesondere ist der Wärmetauscher dieses Patentdokuments 1 derart aufgebaut, dass mehrere lineare Kältemittelrohre, von denen jedes beide Enden mit Behälterräumen verbunden hat, die Kältemittel sammeln und verteilen, gestapelt sind, eine Wärmeleitung mit einem Ende, das mit einem Kühlmittelbehälter verbunden ist, durch den ein Kühlmittel strömt, parallel zu den Kältemittelrohren zwischen den jeweiligen gestapelten Kältemittelrohren angeordnet ist und Rippen für die Förderung des Wärmeaustauschs in den Außenluftdurchgängen angeordnet sind, die zwischen den Kältemittelrohren und der Wärmeleitung ausgebildet sind.
Wenn in der Kältemittelkreislaufvorrichtung des Patentdokuments 1 zugelassen wird, dass der kombinierte Wärmetauscher als ein Verdampfer wirkt, der zulässt, dass das Kältemittel eine Wärme einer Außenluft aufnimmt und eine Wärme (das heißt Abwärme des Motors) des Kühlmittels das Kältemittel verdampft, wird durch die Abwärme des Motors, die von der Wärmeleitung übertragen wird, die Frostbildung des Wärmetauschers unterdrückt.
Dokument des Stands der Technik
Patentdokument

Patentdokument 1: JP-A-11-157326

Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß der Untersuchung des Erfinders wird in der herkömmlichen Technik die Aufmerksamkeit darauf gerichtet, Frost, der in der Nachbarschaft einer äußeren Oberfläche der ersten Rohre (Kältemittelrohre) erzeugt wird, zu schmelzen, aber Frost, der auf äußeren Oberflächen der Sammel/Verteilungsbehältereinheiten (Kältemittelbehälter) zum Verteilen eines ersten Fluids (Kältemittels) auf die Rohre oder Sammeln des ersten Fluids von den Kältemittelrohren erzeugt wird, kann nicht ausreichend berücksichtigt werden.
Der somit auf der äußeren Oberfläche der Behältereinheiten erzeugte Frost bewirkt nicht nur, dass die Abgabe von Schmelzwasser, das durch Schmelzen des auf der äußeren Oberfläche erzeugten Frosts erhalten wird, die Rohre blockiert, sondern kann auch bewirken, dass das geschmolzene Wasser wieder gefroren wird.
Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, einen Wärmetauscher bereitzustellen, der die Behältereinheiten voraussichtlich entfrostet.
Um die vorstehend beschriebene Aufgabe zu lösen, umfasst ein Wärmetauscher gemäß einem ersten Beispiel: einen ersten Wärmeaustauschabschnitt mit ersten Rohren, durch die ein erstes Fluid strömt, und der den Wärmeaustausch zwischen dem ersten Fluid und einem dritten Fluid, das auf Außenumfängen der ersten Rohre strömt, durchführt; einen zweiten Wärmeaustauschabschnitt mit zweiten Rohren, durch die ein zweites Fluid strömt, und der den Wärmeaustausch zwischen dem zweiten Fluid und dem dritten Fluid, das auf Außenumfängen der zweiten Rohre strömt, durchführt; einen Behälterabschnitt, der einen ersten Behälterraum ausbildet, der mit den ersten Rohren in Verbindung steht, um das erste Fluid aus den ersten Rohren zu sammeln oder das erste Fluid auf die ersten Rohre zu verteilen; einen dritten Fluiddurchgang, durch den das dritte Fluid strömt; und eine Außenrippe. Wenigstes eines der ersten Rohre ist zwischen den zweiten Rohren angeordnet, und wenigstens eines der zweiten Rohre ist zwischen den ersten Rohren angeordnet. Der dritte Fluiddurchgang ist zwischen den ersten Rohren und den zweiten Rohren angeordnet. Die Außenrippe ist in dem dritten Fluiddurchgang angeordnet, fördert den Wärmeaustausch in den ersten und zweiten Wärmeaustauschabschnitten und ermöglicht die Wärmeübertragung zwischen dem durch die ersten Rohre strömenden ersten Fluid und dem durch die zweiten Rohre strömenden zweiten Fluid. Der Behälterabschnitt umfasst darin einen zweiten Fluidströmungsraum, der mit den zweiten Rohren in Verbindung steht, und der zweite Fluidströmungsraum ist von dem ersten Behälterraum unterteilt. Der zweite Fluidströmungsraum ist in einer Stapelrichtung der ersten und zweiten Rohre benachbart zu einem Anschlussabschnitt des Behälterabschnitts positioniert, der mit den ersten Rohren verbunden ist. Der Behälterabschnitt wird von dem zweiten Fluid entfrostet, das in dem zweiten Fluidströmungsraum strömt und eine höhere Temperatur als das in dem ersten Behälterraum strömende erste Fluid hat.
Da gemäß dem vorstehenden Aufbau die Wärme von dem zweiten Fluid innerhalb des in der Behältereinheit enthaltenen zweiten Fluidströmungsraum wirksam auf einen Abschnitt der Behältereinheit übertragen wird, der wahrscheinlich einfriert, kann das Entfrosten der Behältereinheit gefördert werden. Wenn die Behältereinheit entfrostet wird, ist eine Temperatur des zweiten Fluids zum Beispiel größer oder gleich 0°C, da das zweite Fluid innerhalb des zweiten Fluidraums als eine Wärmequelle wirkt, die das Entfrosten ausführt. Da andererseits eine Temperatur des ersten Fluids das Einfrieren bewirkt, ist die Temperatur zum Beispiel 0°C oder niedriger.
Gemäß einem zweiten Beispiel der vorliegenden Offenbarung kann in dem Wärmetauscher des vorstehend beschriebenen ersten Beispiels der zweite Fluidströmungsraum derart ausgebildet sein, dass das zweite Fluid in Kontakt mit einer Außenwand des Behälterabschnitts strömt.
Mit dem vorstehenden Aufbau kann die Wärmeübertragung von dem zweiten Fluid in Richtung der Außenwand der Behältereinheit verbessert werden, um das Entfrosten der Behältereinheit weiter zu fördern.
Gemäß einem dritten Beispiel der vorliegenden Offenbarung können in dem Wärmetauscher des vorstehend beschriebenen ersten oder zweiten Beispiels führende Enden der zweiten Rohre in den zweiten Fluidströmungsraum vorstehen. Der zweite Fluidströmungsraum kann einen zu den zweiten Rohren benachbarten Raum umfassen, der in der Stapelrichtung der ersten und zweiten Rohre benachbart zu den führenden Enden der zweiten Rohre ist. Der zu den zweiten Rohren benachbarte Raum kann durch die Außenwand des Behälterabschnitts zwischen den ersten Rohren und den zweiten Rohren, die benachbart zueinander sind, definiert sein, so dass das zweite Fluid, das in dem zu den zweiten Rohren benachbarten Raum strömt, in Kontakt mit der Außenwand des Behälterabschnitts kommt.
Mit dem vorstehenden Aufbau kann die Wärme von dem zweiten Fluid innerhalb des zweiten Fluidströmungsraums wirksam auf einen Abschnitt der Außenwand der Behältereinheit, die voraussichtlich einfriert, übertragen werden.
Gemäß einem vierten Beispiel der vorliegenden Offenbarung können in dem Wärmetauscher eines der vorstehend beschriebenen ersten bis dritten Beispiele die ersten Rohre und die zweiten Rohre voneinander beabstandet sein, so dass das zweite Fluid innerhalb des zweiten Fluidströmungsraums davon abgehalten wird, die ersten Rohre direkt zu berühren.
Da bei dem vorstehenden Aufbau im Vergleich zu einem Aufbau des Wärmetauschers, in dem das zweite Fluid innerhalb des zweiten Fluidströmungsraums in direkten thermischen Kontakt mit den Rohren kommt, die Wärme von dem zweiten Fluid kaum von den ersten Rohren verbraucht wird, kann die Wärme von dem zweiten Fluid wirksam auf den Abschnitt der Behältereinheit, der voraussichtlich einfriert, übertragen werden.
Gemäß einem fünften Beispiel der vorliegenden Offenbarung kann in dem Wärmetauscher gemäß einem der vorstehend beschriebenen ersten bis vierten Beispiele der Behälterabschnitt ein Zwischenplattenelement umfassen, das einen Innenraum des Behälterabschnitts in den ersten Behälterraum und den zweiten Fluidströmungsraum unterteilt. Das Zwischenplattenelement kann mit Verbindungslöchern versehen sein, durch welche die ersten Rohre mit dem ersten Behälterraum in Verbindung stehen. Ob das erste Fluid in die ersten Rohre strömt und ob das zweite Fluid in die zweiten Rohre strömt, kann auf der Basis einer Anordnung der Verbindungslöcher in dem Zwischenplattenelement bestimmt werden.
Mit dem vorstehenden Aufbau kann gemäß dem Aufbau des Zwischenplattenelements leicht bestimmt werden, welches der mehreren Rohre jedes des ersten Fluids und des zweiten Fluids strömen lässt.
Gemäß einem sechsten Beispiel der vorliegenden Offenbarung kann in dem Wärmetauscher jedes der vorstehend beschriebenen ersten bis vierten Beispiele der Behälterabschnitt ein Zwischenplattenelement umfassen, das einen Innenraum des Behälterabschnittes in den ersten Behälterraum und den zweiten Fluidströmungsraum unterteilt. Das Zwischenplattenelement kann ein rohrseitiges Plattenelement und ein Trennplattenelement, die in einer Dickenrichtung des Zwischenplattenelements aufeinander gestapelt sind, umfassen. Das rohrseitige Plattenelement kann näher an den ersten Rohren als das Zwischenplattenelement angeordnet sein. Das rohrseitige Plattenelement kann Durchgangslöcher umfassen, und das Trennplattenelement kann Durchgangslöcher umfassen. Die Durchgangslöcher des Trennplattenelements können mit einem Teil der Durchgangslöcher des rohrseitigen Plattenelements in der Dickenrichtung des Zwischenplattenelements überlappen. Ob das erste Fluid in den ersten Rohren strömt und ob das zweite Fluid in den zweiten Rohren strömt, kann auf der Basis einer Anordnung der Verbindungslöcher in dem Trennplattenelement bestimmt werden.
Gemäß einem siebten Beispiel der vorliegenden Offenbarung kann in dem Wärmetauscher jedes der vorstehend beschriebenen ersten bis vierten Beispiele der zweite Fluidströmungsraum näher an einem freiliegenden Abschnitt der ersten Rohre, die zu einem Äußeren freiliegen, als der erste Behälterraum angeordnet sein.
Mit dem vorstehenden Aufbau kann die Behältereinheit wirksam entfrostet werden.
Gemäß einem achten Beispiel der vorliegenden Offenbarung kann in dem Wärmetauscher des vorstehend beschriebenen siebten Beispiels der Behälterabschnitt ein Zwischenplattenelement umfassen, das einen Innenraum des Behälterabschnitts in den ersten Behälterraum und den zweiten Fluidströmungsraum unterteilt. Das Zwischenplattenelement kann mit Verbindungslöchern versehen sein, durch welche die ersten Rohre mit dem ersten Behälterraum in Verbindung stehen, und die ersten Rohre können die Verbindungslöcher durchdringen, um mit dem ersten Behälterraum in Verbindung zu stehen.
Gemäß einem neunten Beispiel der vorliegenden Offenbarung kann in dem Wärmetauscher jedes der vorstehend beschriebenen ersten bis achten Beispiele eine Breite des zweiten Fluidströmungsraums größer als eine Breite der zweiten Rohre in einer Strömungsrichtung des dritten Fluids sein.
Da bei dem vorstehenden Aufbau die Wärme des zweiten Fluids wahrscheinlich auf eine große Fläche der Behältereinheit übertragen wird, kann das Entfrosten der Behältereinheit weiter gefördert werden.
Gemäß einem zehnten Beispiel der vorliegenden Offenbarung kann in dem Wärmetauscher jedes der vorstehend beschriebenen ersten bis neunten Beispiele eine Breite des zweiten Fluidströmungsraums in der Stapelrichtung der ersten und zweiten Rohre größer als eine Breite der zweiten Rohre sein.
Da bei dem vorstehenden Aufbau die Wärme des zweiten Fluids wahrscheinlich auf die große Fläche der Behältereinheit übertragen wird, kann das Entfrosten der Behältereinheit weiter gefördert werden.
Gemäß einem elften Beispiel der vorliegenden Offenbarung kann in dem Wärmetauscher jedes der vorstehend beschriebenen ersten bis zehnten Beispiele eine Breite des zweiten Fluidströmungsraums in einer Strömungsrichtung des dritten Fluids größer als eine Breite des ersten Behälterraums sein.
Da bei dem vorstehenden Aufbau die Wärme des zweiten Fluids wahrscheinlich auf die große Fläche der Behältereinheit übertragen wird, kann das Entfrosten der Behältereinheit weiter gefördert werden.
Gemäß einem zwölften Beispiel der vorliegenden Offenbarung kann in dem Wärmetauscher jedes der vorstehend beschriebenen ersten bis elften Beispiele der Behälterabschnitt einen zweiten Behälterraum bilden, der das durch die zweiten Rohre strömende zweite Fluid sammelt oder verteilt. Der zweite Fluidströmungsraum kann zwischen dem zweiten Behälterraum und den zweiten Rohre angeordnet sein.
Gemäß einem dreizehnten Beispiel der vorliegenden Offenbarung kann in dem Wärmetauscher des vorstehend beschriebenen zwölften Beispiels eine Breite des zweiten Fluidströmungsraums kleiner als eine Breite des zweiten Behälterraums in einer Strömungsrichtung des dritten Fluids sein.
Mit dem vorstehenden Aufbau wird eine Breite des Raums, in dem das zweite Fluid strömt, in der folgenden Reihenfolge der Reihe nach verkleinert, der zweite Behälterraum; der zweite Fluidströmungsraum; und das zweite Rohr, und in der folgenden Reihenfolge der Reihe nach vergrößert: das zweite Rohr; der zweite Fluidströmungsraum; und der zweite Behälterraum. Aus diesem Grund kann ein Druckabfall des zweiten Fluids verringert werden. Als ein Ergebnis wird die Basisleistung des Abwärmerückgewinnungsbetriebs verbessert, und die Entfrostungsleistung kann ebenfalls verbessert werden.
Gemäß einem vierzehnten Beispiel der vorliegenden Offenbarung können in dem Wärmetauscher des vorstehend beschriebenen zwölften oder dreizehnten Beispiels die ersten Rohre und die zweiten Rohre in einer Strömungsrichtung des dritten Fluids in mehreren Reihen angeordnet sein und der erste Behälterraum und der zweite Behälterraum können in der Strömungsrichtung des dritten Fluids ausgerichtet sein.
Gemäß einem fünfzehnten Beispiel der vorliegenden Offenbarung kann in dem Wärmetauscher des vorstehend beschriebenen fünfzehnten Beispiels der erste Behälterraum einen ersten Fluidsammelraum, der das erste Fluid sammelt, und einen ersten Fluidverteilungsraum, der das erste Fluid verteilt, umfassen. Der erste Fluidsammelraum und der erste Fluidverteilungsraum können in der Stapelrichtung der ersten und zweiten Rohre ausgerichtet sein. Der zweite Behälterraum kann einen zweiten Fluidsammelraum, der das zweite Fluid sammelt, und einen zweiten Fluidverteilungsraum, der das zweite Fluid verteilt, umfassen. Der zweite Fluidsammelraum und der zweite Fluidverteilungsraum können in der Stapelrichtung der ersten und zweiten Rohre ausgerichtet sein.
Mit dem vorstehenden Aufbau gibt es den Vorteil, dass die äußeren Leitungen, die mit dem Wärmetauscher verbunden sind, wahrscheinlich in einem von Kernabschnitten, in denen die ersten und zweiten Rohre aufeinander gestapelt sind, zusammengeführt werden.
Gemäß einem sechzehnten Beispiel der vorliegenden Offenbarung können in dem Wärmetauscher jedes der vorstehend beschriebenen ersten bis elften Beispiele die ersten Rohre in einer Strömungsrichtung des dritten Fluids in mehreren Reihen angeordnet sein. Der Behälterabschnitt kann entlang der Strömungsrichtung des dritten Fluids mehrere erste Behälterabschnitte bilden.
Gemäß einem siebzehnten Beispiel der vorliegenden Offenbarung kann sich in dem Wärmetauscher des vorstehend beschriebenen sechzehnten Beispiels der zweite Fluidströmungsraum in der Strömungsrichtung des dritten Fluids über die mehreren ersten Behälterräume erstrecken.
Gemäß dem vorstehenden Aufbau kann der zweite Fluidströmungsraum in der Strömungsrichtung des dritten Fluids vergrößert sein, und das zweite Fluid strömt entlang der Strömungsrichtung des dritten Fluids in dem zweiten Fluidströmungsraum. Als ein Ergebnis kann die Wärmeleitfähigkeit verbessert werden.
Gemäß einem achtzehnten Beispiel der vorliegenden Offenbarung können in dem Wärmetauscher jedes der vorstehend beschriebenen ersten bis siebzehnten Beispiele das erste Fluid und das zweite Fluid Wärmemedien sein, die in voneinander verschiedenen Fluidzirkulationskreisen zirkulieren.
Gemäß einem neunzehnten Beispiel der vorliegenden Offenbarung kann in dem Wärmetauscher gemäß jedem der vorstehend beschriebenen ersten bis achtzehnten Beispiele der Wärmetauscher als ein Verdampfer verwendet werden, der ein Kältemittel in einem Dampfkompressionskältemittelkreislauf verdampft. Das erste Fluid kann ein Kältemittel des Kältemittelkreislaufs sein, und das zweite Fluid kann ein Wärmemedium sein, das Wärme von einer externen Wärmequelle aufnimmt. Das dritte Fluid kann Luft sein.
Gemäß dem vorstehenden Aufbau kann, selbst wenn der Verdampfer (Wärmetauscher) einfriert, wenn das Kältemittel, welches das erste Fluid ist, verdampft wird, um eine Wärmeaufnahmewirkung auszuüben, das Entfrosten durch die Wärmemenge, die in dem Wärmemedium, welches das zweite Fluid ist, bereitgestellt ist, ausgeführt werden.
Gemäß einem zwanzigsten Beispiel der vorliegenden Offenbarung kann in dem Wärmetauscher eines der vorstehend beschriebenen ersten bis achtzehnten Beispiele der Wärmetauscher auf ein Fahrzeugkühlsystem angewendet werden. Das erste Fluid kann ein Wärmemedium sein, das Wärme einer ersten Vorrichtung im Fahrzeug, die während des Betriebs Wärme erzeugt, aufnimmt. Das zweite Fluid kann ein Wärmemedium sein, das Wärme einer zweiten Vorrichtung im Fahrzeug, die während des Betriebs Wärme erzeugt, aufnimmt. Das dritte Fluid kann Luft sein.
In diesem Beispiel sind die verschiedenen Vorrichtungen im Fahrzeug, die während des Betriebs Wärme erzeugen, auf dem Fahrzeug montiert, und die Menge der Wärmeerzeugung in diesen Vorrichtungen im Fahrzeug wird gemäß einem Fahrzustand (Fahrlast) des Fahrzeugs geändert. Daher kann gemäß dem zwanzigsten Beispiel die Wärmemenge der Vorrichtungen im Fahrzeug mit großer Wärmeerzeugungsmenge nicht nur an Luft, sondern auch an die Vorrichtung im Fahrzeug mit kleiner Wärmeerzeugungsmenge abgestrahlt werden. Als die Vorrichtungen im Fahrzeug, die während des Betriebs die Wärme erzeugen, gibt es einen Verbrennungsmotor (Brennkraftmaschine), einen elektrischen Fahrmotor, einen Inverter und eine elektrische Vorrichtung.
Gemäß einem einundzwanzigsten Beispiel der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Wärmetauscher: einen ersten Wärmeaustauschabschnitt mit ersten Rohren, durch die ein erstes Fluid strömt, der den Wärmeaustausch zwischen dem ersten Fluid und einem dritten Fluid, das auf Umfängen der ersten Rohre strömt, durchführt; einen zweiten Wärmetaustauschabschnitt mit zweiten Rohren, durch die ein zweites Fluid strömt, der den Wärmeaustausch zwischen dem zweiten und dem dritten Fluid, das auf Umfängen der zweiten Rohre strömt, durchführt; einen Behälterabschnitt, der einen ersten Behälterraum bildet, der mit den ersten Rohren in Verbindung steht und das Sammeln des ersten Fluids aus den ersten Rohren und/oder das Verteilen des ersten Fluids an die ersten Rohre durchführt; einen dritten Fluiddurchgang, durch den das dritte Fluid strömt; und eine Außenrippe. Wenigstens eines der ersten Rohre ist zwischen den zweiten Rohren angeordnet, und wenigstens eines der zweiten Rohre ist zwischen den ersten Rohren angeordnet. Der dritte Fluiddurchgang ist zwischen den ersten Rohren und den zweiten Rohren ausgebildet. Die Außenrippe ist in dem dritten Fluiddurchgang angeordnet, fördert den Wärmeaustausch in den ersten und zweiten Wärmeaustauschabschnitten und ermöglicht die Wärmeübertragung zwischen dem durch die ersten Rohre strömenden ersten Fluid und dem durch die zweiten Rohre strömenden zweiten Fluid. Der Behälterabschnitt umfasst eine Außenwandkomponente, die eine Außenwand des Behälterabschnitts aufbaut, und ein Zwischenplattenelement, das innerhalb der Außenwandkomponente angeordnet ist. Der erste Behälterraum ist durch die Außenwandkomponente und das Zwischenplattenelement definiert und befindet sich auf einer zu den ersten Rohren entgegengesetzten Seite des Zwischenplattenelements. Das Zwischenplattenelement ist mit Verbindungslöchern versehen, durch die der erste Behälterraum mit den ersten Rohren in Verbindung steht. Ein Seitenoberflächenabschnitt des Zwischenplattenelements ist mit einem Vorsprung versehen, der einen Seitenwandabschnitt der Außenwandkomponente berührt. Der Seitenoberflächenabschnitt außer dem Vorsprung und der Seitenwandabschnitt definieren einen Trennraum dazwischen, der durch das Zwischenplattenelement von dem ersten Behälterraum getrennt ist. Der Seitenwandabschnitt außer einem Abschnitt, der den Vorsprung berührt, ist mit einer Aussparung, die in Richtung des Trennraums ausgehöhlt ist, oder einer Kerbe, die in Richtung des Trennraums eingekerbt ist, versehen.
Da gemäß dem vorstehenden Aufbau die Aussparungen oder Kerben, die in der Außenwand der Behältereinheit ausgebildet sind, als die Abflussgräben wirken, kann die Abflussleistung des Schmelzwassers, das von dem ersten Wärmetauscher entfrostet wird, verbessert werden.
Auch sind die Aussparungen in Richtung des Trennraums, der von dem ersten Behälterraum getrennt ist, ausgehöhlt, und die Kerben sind in Richtung des Trennraums, der von dem ersten Behälterraum getrennt ist eingekerbt. Mit diesem Aufbau können die Abflussgräben in der Außenwand der Behältereinheit ausgebildet werden, ohne die Dichtung des ersten Behälterraums zu beschädigen.
Gemäß einem zweiundzwanzigsten Beispiel der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Wärmetauscher: einen ersten Wärmeaustauschabschnitt mit ersten Rohren, durch die ein erstes Fluid strömt, und der den Wärmeaustausch zwischen dem ersten Fluid und einem dritten Fluid, das auf Umfängen der ersten Rohre strömt, durchführt; einen zweiten Wärmetaustauschabschnitt mit zweiten Rohren, durch die ein zweites Fluid strömt, und der den Wärmeaustausch zwischen dem zweiten und dem dritten Fluid, das auf Umfängen der zweiten Rohre strömt, durchführt; einen Behälterabschnitt, der einen ersten Behälterraum bildet, der mit den ersten Rohren in Verbindung steht und das Sammeln des ersten Fluids aus den ersten Rohren und/oder das Verteilen des ersten Fluids an die ersten Rohre durchführt; einen dritten Fluiddurchgang, durch den das dritte Fluid strömt; und eine Außenrippe. Wenigstens eines der ersten Rohre ist zwischen den zweiten Rohren angeordnet, und wenigstens eines der zweiten Rohre ist zwischen den ersten Rohren angeordnet. Der dritte Fluiddurchgang ist zwischen den ersten Rohren und den zweiten Rohren ausgebildet. Die Außenrippe ist in den dritten Fluiddurchgängen angeordnet, fördert den Wärmeaustausch in den ersten und zweiten Wärmeaustauschabschnitten und ermöglicht die Wärmeübertragung zwischen dem durch die ersten Rohre strömenden ersten Fluid und dem durch die zweiten Rohre strömenden zweiten Fluid. Der Behälterabschnitt umfasst eine Außenwandkomponente, die eine Außenwand des Behälterabschnitts aufbaut, und ein Zwischenplattenelement, das innerhalb der Außenwandkomponente angeordnet ist. Der erste Behälterraum ist von der Außenwandkomponente und dem Zwischenplattenelement umgeben und befindet sich auf einer zu den ersten Rohren entgegengesetzten Seite des Zwischenplattenelements. Das Zwischenplattenelement ist mit Verbindungslöchern ausgebildet, durch die der erste Behälterraum mit den Kältemittelrohren in Verbindung steht, und das Zwischenplattenelement umfasst ein rohrseitiges Plattenelement und ein Trennplattenelement. Das rohrseitige Plattenelement und das Trennplattenelement sind in einer Dickenrichtung des Zwischenplattenelements aufeinander gestapelt. Das rohrseitige Plattenelement ist derart angeordnet, dass es näher an den ersten Rohren als das Trennplattenelement ist. Das Trennplattenelement ist näher an dem ersten Behälterraum als das rohrseitige Plattenelement angeordnet. Ein Seitenoberflächenabschnitt des rohrseitigen Plattenelements ist mit einem Einschnitt, der einwärts von dem rohrseitigen Plattenelement eingeschnitten ist, versehen. Ein Teil des Seitenwandabschnitts der Außenwandkomponente, der dem Einschnitt entspricht, ist mit einer Kerbe, die in Richtung des Einschnitts eingekerbt ist, oder einer Aussparung, die in Richtung des Einschnitts eingekerbt ist, versehen.
Da gemäß dem vorstehenden Aufbau die Kerben oder Aussparungen, die in der Außenwand der Behältereinheit ausgebildet sind, als die Abflussgräben wirken, kann die Abflussleistung des Schmelzwassers, das von dem ersten Wärmetauscher entfrostet wird, verbessert werden.
Auch da Kerben oder Einschnitte, die den Aussparungen entsprechen, in dem rohrseitigen Plattenelement ausgebildet sind, und das Trennplattenelement nicht geschnitten ist, können die Abflussgräben in der Außenwand der Behältereinheit ausgebildet werden, ohne die Dichtung des ersten Behälterraums zu beschädigen.
Gemäß einem dreiundzwanzigsten Beispiel der vorliegenden Offenbarung kann in dem Wärmetauscher des vorstehend beschriebenen einundzwanzigsten oder zweiundzwanzigsten Beispiels die Kerbe oder die Aussparung auf einem Endrand des Seitenwandabschnitts auf einer Seite der ersten Rohre ausgebildet sein und kann sich in dem Seitenwandabschnitt der Außenwandkomponente von dem Seitenwandabschnitt einwärts erstrecken. Eine Breitenabmessung der Kerbe oder der Aussparung kann von dem Endrand des Seitenwandabschnitts auf der Seite der ersten Rohre einwärts von dem Seitenwandabschnitt auf einer Außenoberfläche des Seitenwandabschnitts kleiner werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein schematisches Diagramm, das einen Heizbetrieb einer Fahrzeugklimaanlage mit dem Wärmetauscher gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
2 ist ein schematisches Diagramm, das einen Entfrostungsbetrieb der Fahrzeugklimaanlage mit dem Wärmetauscher gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
3 ist ein schematisches Diagramm, das einen Abwärmerückgewinnungsbetrieb der Fahrzeugklimaanlage mit dem Wärmetauscher gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
4 ist ein schematisches Diagramm, das einen Kühlbetrieb der Fahrzeugklimaanlage mit dem Wärmetauscher gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
5 ist eine Perspektivansicht des Wärmetauschers gemäß der ersten Ausführungsform.
6 ist eine Explosionsansicht des Wärmetauschers gemäß der ersten Ausführungsform.
7(a) ist eine entlang einer Linie A-A in 5 genommene Querschnittansicht. 7(b) ist eine Querschnittansicht eines Abschnitts, in dem Kühlmittelrohre in einer Luftströmungsrichtung in einer kältemittelseitigen Behältereinheit eines Wärmetauschers gemäß der ersten Ausführungsform miteinander überlappen. 7(c) ist eine Querschnittansicht eines Abschnitts, in dem Kältemittelrohre in der Luftströmungsrichtung in der kältemittelseitigen Behältereinheit eines Wärmetauschers gemäß der ersten Ausführungsform miteinander überlappen. 7(d) ist eine entlang einer Linie C-C in 7(b) genommene Querschnittansicht.
8 ist ein schematisches Diagramm, das Strömungen von Kältemittel und Kühlmittel in dem Wärmetauscher gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
9(a) ist eine Querschnittansicht eines Abschnitts, in dem Kühlmittelrohre in einer Luftströmungsrichtung in einer kältemittelseitigen Behältereinheit eines Wärmetauschers gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung miteinander überlappen. 7(b) ist eine Querschnittansicht eines Abschnitts, in dem Kältemittelrohre in der Luftströmungsrichtung in der kältemittelseitigen Behältereinheit eines Wärmetauschers gemäß der zweiten Ausführungsform miteinander überlappen. 9(c) ist eine entlang einer Linie D-D in 9(a) genommene Querschnittansicht.
10 ist eine Querschnittansicht einer kältemittelseitigen Behältereinheit gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
11(a) ist eine demontierte Ansicht der kältemittelseitigen Behältereinheit gemäß der dritten Ausführungsform. 11(b) ist eine montierte Ansicht der kältemittelseitigen Behältereinheit gemäß der dritten Ausführungsform.
12 ist eine Querschnittansicht einer kältemittelseitigen Behältereinheit gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
13(a) ist eine demontierte Ansicht der kältemittelseitigen Behältereinheit gemäß der vierten Ausführungsform. 13(b) ist eine montierte Ansicht der kältemittelseitigen Behältereinheit gemäß der vierten Ausführungsform.
14 ist eine Perspektivansicht eines Wärmetauschers gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
15 ist eine Explosionsansicht des Wärmetauschers gemäß der fünften Ausführungsform.
16(a) ist eine Explosionsansicht eines Wärmetauschers gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, die einem Abschnitt B in 6 entspricht. 16(b) ist eine Teilquerschnittansicht eines Abschnitts, der 16(a) entspricht. 16(c) ist eine entlang einer Linie E-E in 16(b) genommene Querschnittansicht. 16(d) ist eine entlang einer Linie F-F in 16(b) genommene Querschnittansicht.
17(a) ist eine Explosionsansicht eines Wärmetauschers gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, die einem Abschnitt B in 6 entspricht. 17(b) ist eine perspektivische Teilquerschnittansicht. 17(c) ist eine entlang einer Linie G-G in 17(b) genommene Querschnittansicht. 17(d) ist eine entlang einer Linie H-H in 17(b) genommene Querschnittansicht.
18 ist eine Perspektivansicht eines Wärmetauschers gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
19 ist eine Explosionsansicht des Wärmetauschers gemäß der achten Ausführungsform.
20 ist ein schematisches Diagramm, das Strömungen von Kältemittel und Kühlmittel in dem Wärmetauscher gemäß der achten Ausführungsform darstellt.
21 ist eine Querschnittansicht, welche die Kältemittelströmung in dem Wärmetauscher gemäß der achten Ausführungsform darstellt.
22 ist eine Querschnittansicht, welche die Kühlmittelströmung in dem Wärmetauscher gemäß der achten Ausführungsform darstellt.
23 ist ein entlang einer Linie M-M in 21 genommener Querschnitt.
24 ist ein entlang einer Linie N-N in 21 genommener Querschnitt.
25(a) ist eine Querschnittansicht eines Abschnitts, in dem Kältemittelrohre und Kühlmittelrohre in einer Luftströmungsrichtung in einem Sammelbehälter gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung miteinander überlappen. 25(b) ist eine Querschnittansicht eines Abschnitts, in dem Kältemittelrohre in der Luftströmungsrichtung in dem Sammelbehälter gemäß der neunten Ausführungsform miteinander überlappen.
26(a) ist eine Querschnittansicht eines Abschnitts, in dem Kühlmittelrohre in einer Luftströmungsrichtung in einer kältemittelseitigen Behältereinheit eines Wärmetauschers gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung miteinander überlappen. 26(b) ist eine Querschnittansicht eines Abschnitts, in dem Kältemittelrohre in der Luftströmungsrichtung in der kältemittelseitigen Behältereinheit des Wärmetauschers gemäß der zehnten Ausführungsform miteinander überlappen. 26(c) ist eine entlang einer Linie D-D in 26(a) genommene Querschnittansicht.
27 ist eine Querschnittansicht, die ein modifiziertes Beispiel der in 26 gezeigten kältemittelseitigen Behältereinheit darstellt.
Ausführungsformen zur Ausnutzung der Erfindung
Mehrere Ausführungsformen zum Implementieren der vorliegenden Offenbarung werden unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In den jeweiligen Ausführungsformen sind Teile, die in den vorhergehenden Ausführungsformen beschriebenen Elementen entsprechen, durch die gleichen Bezugssymbole bezeichnet, und eine wiederholende Beschreibung davon kann weggelassen werden. Wenn in den jeweiligen Ausführungsformen nur ein Teil des Aufbaus beschrieben wird, kann eine vorher beschriebene andere Ausführungsform auf die anderen Teile des Aufbaus angewendet werden. Auch in den anschließenden Ausführungsformen werden Teile, die den in der vorhergehenden Ausführungsform beschriebenen Elementen entsprechen, durch Bezugssymbole, die sich nur in der Hunderter- oder einer höheren Stelle unterscheiden, bezeichnet, um eine Entsprechungsbeziehung auszudrücken, und eine wiederholende Beschreibung davon kann weggelassen werden. In den jeweiligen Ausführungsformen können neben den Kombinationen der jeweiligen Teile, die explizit spezifisch miteinander kombiniert werden können, die jeweiligen Ausführungsformen, wenn nicht ausdrücklich beschrieben, teilweise miteinander kombiniert werden, wenn kein Problem insbesondere in der Kombination auftritt.
(Erste Ausführungsform)
Eine erste Ausführungsform wird unter Bezug auf 1 bis 8 beschrieben. In dieser Ausführungsform wird ein Wärmetauscher 70 gemäß der vorliegenden Offenbarung auf einen Wärmepumpenkreislauf 10 angewendet, der eine Temperatur einer Fahrzeuginnenblasluft in einer Fahrzeugklimaanlage 1 reguliert. 1 bis 4 sind Diagramme, die einen Gesamtaufbau der Fahrzeugklimaanlage 1 gemäß dieser Ausführungsform darstellen. Die Fahrzeugklimaanlage 1 wird auf ein sogenanntes Hybridelektrofahrzeug angewendet, das eine Antriebskraft für die Fahrt des Fahrzeugs von einer Brennkraftmaschine (Verbrennungsmotor) und einem elektrischen Fahrmotor MG erhält.
Das Hybridelektrofahrzeug lässt den Verbrennungsmotor laufen oder stoppt ihn gemäß einer Fahrlast des Fahrzeugs und kann zwischen einem Fahrzustand, in dem das Fahrzeug die Antriebskraft sowohl von dem Verbrennungsmotor als auch dem elektrischen Fahrmotor MG erhält, und einem Fahrzustand, in dem das Fahrzeug den Verbrennungsmotor stoppt und die Antriebskraft nur von dem elektrischen Fahrmotor MG zum Fahren erhält, umschalten. Mit dem vorstehenden Aufbau kann das Hybridelektrofahrzeug einen Fahrzeugkraftstoffverbrauch im Vergleich zu normalen Fahrzeugen, die die Antriebskraft für das Fahren des Fahrzeugs nur von dem Verbrennungsmotor erhalten, verbessern.
Der Wärmepumpenkreislauf 10 ist durch einen Fluidzirkulationskreis aufgebaut, in dem ein Kältemittel als ein erstes Fluid zirkuliert. Insbesondere ist der Wärmepumpenkreislauf 10 ein Dampfkompressionskältekreislauf, der eine Funktion zum Heizen oder Kühlen des Fahrzeuginneren durch in der Fahrzeugklimaanlage 1 Blasen von Luft ausführt, die in ein Fahrzeuginneres geblasen wird, das ein Raum ist, der klimatisiert werden soll. Somit schaltet der Wärmepumpenkreislauf 10 einen Kältemitteldurchgang auf einen anderen, um den Heizbetrieb (Heizbetrieb) zum Heizen des Fahrzeuginneren durch Blasen von Luft, die ein Fluid ist, das einem Wärmeaustausch unterzogen werden soll, um das Fahrzeuginnere zu heizen, und den Kühlbetrieb (Kühlbetrieb) zum Kühlen des Fahrzeuginneren durch Blasen von Luft, um das Fahrzeuginnere zu kühlen, auszuführen.
Ferner kann der Wärmepumpenkreislauf 10 den Entfrostungsbetrieb während des Heizbetriebs ausführen, um Frost, der an einer Fahrzeugaußenwärmetauschereinheit 16 des später beschriebenen kombinierten Wärmetauschers 70 haftet, der als ein Verdampfer wirkt, der das Kältemittel verdampft, zu schmelzen und zu entfernen, und den Abwärmerückgewinnungsbetrieb während des Heizbetriebs ausführen, um zuzulassen, dass das Kältemittel eine Wärmemenge des elektrischen Fahrmotors MG als eine externe Wärmequelle aufnimmt. In den Gesamtaufbaudiagrammen des in 1 bis 4 dargestellten Wärmepumpenkreislaufs 10 sind die Strömungen des Kältemittels in dem jeweiligen Betrieb durch durchgezogene Pfeile dargestellt.
Auch wendet der Wärmepumpenkreislauf 10 gemäß dieser Ausführungsform ein allgemeines Fluorkohlenwasserstoffkältemittel als das Kältemittel an und baut einen unterkritischen Kältemittelkreislauf auf, in dem ein hochdruckseitiger Kältemitteldruck einen kritischen Druck des Kältemittels nicht übersteigt. Ein Kältemittelöl zum Schmieren eines Kompressors 11 wird in das Kältemittel gemischt, und ein Teil des Kältemittelöls zirkuliert in dem Kreislauf zusammen mit dem Kältemittel.
Zuerst ist der Kompressor 11 ein elektrischer Kompressor, der innerhalb eines Verbrennungsmotorraums angeordnet ist, das Kältemittel in dem Wärmepumpenkreislauf 10 ansaugt, komprimiert und ausstößt und einen Kompressor 11a mit fester Verdrängung, der eine feste Ausstoßkapazität hat, durch einen Elektromotor 11b antreibt. Als der Kompressor 11a mit fester Verdrängung können verschiedene Kompressionsmechanismen, wie etwa insbesondere ein Spiralkompressionsmechanismus oder ein Flügelzellenkompressionsmechanismus angewendet werden.
Der Elektromotor 11b wird in dem Betrieb (Drehzahl) gemäß einem Steuersignal gesteuert, das von einer Klimatisierungssteuervorrichtung, die später beschrieben wird, ausgegeben wird, und kann mit jeder Art eines Wechselstrommotors und eines Gleichstrommotors angewendet werden. Ein Kältemittelausstoßvermögen des Kompressors 11 wird durch Steuern der Drehzahl geändert. Daher baut der Elektromotor 11b in dieser Ausführungsform eine Änderungsvorrichtung für das Ausstoßvermögen des Kompressors 11 auf.
Eine Kältemittelausstoßöffnung des Kompressors 11 ist mit einer Kältemitteleinlassseite eines Fahrzeuginnenkondensators 12 als einem nutzungsseitigen Wärmetauscher verbunden. Der Fahrzeuginnenkondensator 12 ist ein Wärmetauscher zum Heizen, der innerhalb eines Gehäuses 31 einer Fahrzeuginnenklimatisierungseinheit 30 in der Fahrzeugklimaanlage 1 angeordnet ist, und Wärme zwischen einem Hochtemperatur- und Hochdruckkältemittel, das in dem Fahrzeuginnenkondensator 12 strömt, und der Fahrzeuginnenblasluft, die einen Fahrzeuginnenverdampfer 20, der später beschrieben wird, durchlaufen hat, austauscht. Ein detaillierter Aufbau der Fahrzeuginnenklimatisierungseinheit 30 wird später beschrieben.
Eine Kältemittelausgangsseite des Fahrzeuginnenkondensators 12 ist mit einem festen Heizdurchlass 13 als eine Kompressionsvorrichtung für den Heizbetrieb zum Dekomprimieren und Expandieren des aus dem Fahrzeuginnenkondensator 12 strömenden Kältemittels während des Heizbetriebs verbunden. Als der feste Heizdurchlass 13 kann eine Mündung oder ein Kapillarrohr angewendet werden. Eine Ausgangsseite des festen Heizdurchlasses 13 ist mit einer Kältemitteleinlassseite der Fahrzeugaußenwärmetauschereinheit 16 in dem kombinierten Wärmetauscher 70 verbunden.
Ferner ist eine Kältemittelauslassseite des Fahrzeuginnenkondensators 12 mit einem Umleitungsdurchgang 14 für den festen Durchlass verbunden, der es dem aus dem Fahrzeuginnenkondensator 12 strömenden Kältemittel ermöglicht, den festen Heizdurchlass 13 zu umgehen, und der das Kältemittel in Richtung der Fahrzeugaußenwärmetauschereinheit 16 leitet. Ein Ein/Aus-Ventil 15a, das den Umleitungsdurchgang 14 für den festen Durchlass öffnet und schließt, ist in dem Umleitungsdurchgang 14 für den festen Durchlass angeordnet. Das Ein/Aus-Ventil 15a ist ein elektromagnetisches Ventil, dessen Öffnungs-/Schließbetrieb durch eine von der Klimatisierungssteuervorrichtung ausgegebene Steuerspannung gesteuert wird.
Auch ist ein Druckabfall, der erzeugt wird, wenn das Kältemittel das Ein/Aus-Ventil 15a durchläuft, außerordentlich kleiner als ein Druckabfall, der erzeugt wird, wenn das Kältemittel den festen Durchlass 13 durchläuft. Daher strömt das aus dem Fahrzeuginnenkondensator 12 strömende Kältemittel durch den Umleitungsdurchgang 14 für den festen Durchlass in die Fahrzeugaußenwärmetauschereinheit 16, wenn das Ein/Aus-Ventil 15a geöffnet ist. Das Kältemittel strömt durch den festen Heizdurchlass 13 in die Fahrzeugaußenwärmetauschereinheit 16 des Wärmetauschers 70, wenn das Ein/Aus-Ventil 15a geschlossen ist.
Mit dem vorstehenden Betrieb kann das Ein/Aus-Ventil 15a den Kältemitteldurchgang des Wärmepumpenkreislaufs 10 auf einen anderen umschalten. Daher wirkt das Ein/Aus-Ventil 15a gemäß dieser Ausführungsform als eine Kältemitteldurchgangsumschaltvorrichtung. Als die Kältemitteldurchgangsumschaltvorrichtung kann ein elektrisches Dreiwegeventil angewendet werden, das zwischen einem Kältemittelkreis, der die Auslassseite des Fahrzeuginnenkondensators 12 und die Einlassseite des festen Heizdurchlasses 13 verbindet, und einem Kältemittelkreis, der zwischen der Auslassseite des Fahrzeuginnenkondensators 12 und der Einlassseite des Umleitungsdurchgangs 14 für den festen Durchlass verbindet, umschaltet.
Die Fahrzeugaußenwärmetauschereinheit 16 in dem Wärmetauscher 70 ist eine Wärmeaustauscheinheit, die den Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel, das in der Fahrzeugaußenwärmetauschereinheit 16 strömt, und von einem Luftblasventilator 17 geblasener Außenluft durchführt. Die Fahrzeugaußenwärmetauschereinheit 16 ist innerhalb des Verbrennungsmotorraums angeordnet und wirkt als eine Verdampfungswärmeaustauscheinheit, die ein Niederdruckkältemittel verdampft, um während des Heizbetriebs eine Wärmeaufnahmewirkung auszuüben, oder wirkt als eine Strahlungswärmeaustauscheinheit, die während des Kühlbetriebs ein Hochdruckkältemittel abstrahlt.
Auch ist der Luftblasventilator 17 ein elektrisches Gebläse, dessen Betriebsrate, das heißt, Drehzahl (Luftblasvolumen) durch die von der Klimatisierungssteuervorrichtung ausgegebene Steuerspannung gesteuert wird. Ferner ist in dem Wärmetauscher 70 gemäß dieser Ausführungsform die vorstehend erwähnte Fahrzeugaußenwärmetauschereinheit 16 integral mit einer Strahlereinheit 43 aufgebaut, die später beschrieben werden soll, die den Wärmeaustausch zwischen einem Kühlmittel zum Kühlen des elektrischen Fahrmotors MG und einer von dem Luftblasventilator 17 geblasenen Außenluft ausführt.
Aus diesem Grund baut der Luftblasventilator 17 gemäß dieser Ausführungsform eine Fahrzeugaußenluftblasvorrichtung zum Blasen der Außenluft sowohl in Richtung der Fahrzeugaußenwärmetauschereinheit 16 als auch der Strahlereinheit 43 auf. Der detaillierte Aufbau des kombinierten Wärmetauschers 70, der die Fahrzeugaußenwärmetauschereinheit 16 und die Strahlereinheit 43 miteinander integriert, wird später beschrieben.
Eine Auslassseite der Fahrzeugaußenwärmetauschereinheit 16 ist mit einem elektrischen Dreiwegeventil 15b verbunden. Der Betrieb des elektrischen Dreiwegeventils 15b wird durch die von der Klimatisierungssteuervorrichtung ausgegebene Steuerspannung gesteuert und es baut zusammen mit dem vorstehend erwähnten Ein/Aus-Ventil 15a die Kältemitteldurchgangsumschaltvorrichtung auf.
Insbesondere schaltet das Dreiwegeventil 15b den Durchgang auf einen Kältemitteldurchgang, der eine Auslassseite der Fahrzeugaußenwärmetauschereinheit 16 und eine Einlassseite eines Akkumulators 18 während des Heizbetriebs verbindet. Das Dreiwegeventil 15b schaltet den Durchgang auf einen Kältemitteldurchgang, der die Auslassseite der Fahrzeugaußenwärmetauschereinheit 16 und eine Einlassseite eines festen Kühldurchlasses 19 während des Kühlbetriebs verbindet.
Der feste Kühldurchlass 19 ist eine Dekompressionsvorrichtung für den Kühlbetrieb, um das aus der Fahrzeugaußenwärmetauschereinheit 16 strömende Kühlmittel während des Kühlbetriebs zu dekomprimieren und zu expandieren, und sein Grundaufbau ist identisch mit dem des festen Heizdurchlasses 13. Eine Auslassseite des festen Kühldurchlasses 19 ist mit einer Kältemitteleinlassseite des Fahrzeuginnenverdampfers 20 verbunden.
Der Fahrzeuginnenverdampfer 20 ist ein Kühlwärmetauscher, der entlang einer Luftströmung innerhalb des Gehäuses 31 der Fahrzeuginnenklimatisierungseinheit 30 strömungsaufwärtig von dem Fahrzeuginnenkondensator 12 angeordnet ist, und tauscht die Wärme zwischen dem darin strömenden Kältemittel und einer Fahrzeuginnenblasluft aus, um die Fahrzeuginnenblasluft zu kühlen. Eine Kältemittelauslassseite des Fahrzeuginnenverdampfers 20 ist mit einer Einlassseite des Akkumulators 18 verbunden.
Der Akkumulator 18 ist ein Gas-Flüssigkeitsabscheider für ein niederdruckseitiges Kältemittel, der Gas und Flüssigkeit des Kältemittels, das in den Akkumulator 18 strömt, voneinander abscheidet, um ein überschüssiges Kältemittel innerhalb des Kreislaufs darin zu lagern. Ein Auslass des Akkumulators 18 für gasförmig-flüssiges Kältemittel ist mit einer Ansaugseite des Kompressors 11 verbunden. Daher führt der Akkumulator 18 eine Funktion aus, um zu verhindern, dass ein gasförmig-flüssiges Kältemittel in den Kompressor 11 eingesaugt wird, und eine Flüssigkeitskompression des Kompressors 11 zu verhindern.
Nachfolgend wird die Fahrzeuginnenklimatisierungseinheit 30 beschrieben. Die Fahrzeuginnenklimatisierungseinheit 30 ist im Inneren eines Armaturenbretts (Instrumententafel) in einem vordersten Abschnitt des Fahrzeuginneren angeordnet und nimmt ein Gebläse 32, den vorstehend erwähnten Fahrzeuginnenkondensator 12 und den Fahrzeuginnenverdampfer 20 in dem Gehäuse 31 auf, wobei es eine äußere Einhüllende davon bildet.
Das Gehäuse 31 bildet einen Luftdurchgang der Fahrzeuginnenblasluft, die in das Fahrzeuginnere geblasen wird, und ist aus Harz (zum Beispiel Polypropylen) mit einem gewissen Elastizitätsgrad geformt und hat eine hervorragende Festigkeit. Eine Außen/Innenluftumschaltvorrichtung 33, die wahlweise die Fahrzeuginnenluft (Innenluft) und die Außenluft einleitet, ist am weitesten strömungsaufwärtig von der Fahrzeuginnenblasluftströmung innerhalb des Gehäuses 31 angeordnet.
Die Innen/Außenluftumschaltvorrichtung 33 ist mit einer Innenlufteinleitungsöffnung zum Einleiten der Innenluft in das Gehäuse 31 und einer Außenlufteinleitungsöffnung zum Einleiten der Außenluft ausgebildet. Ferner ist eine Innen/Außenluftumschaltklappe, die Öffnungsflächen der Innenlufteinleitungsöffnung und der Außenlufteinleitungsöffnung kontinuierlich reguliert, um ein Luftvolumenverhältnis eines Luftvolumens der Innenluft zu einem Luftvolumen der Außenluft zu ändern, innerhalb der Innen/Außenluftumschaltvorrichtung 33 angeordnet.
Das Gebläse 32, das die durch die Innen/Außenluftumschaltvorrichtung 33 eingesaugte Luft durch die Innen/Außenluftumschaltvorrichtung 33 in Richtung des Fahrzeuginneren bläst, ist entlang der Luftströmung strömungsabwärtig von der Innen/Außenluftumschalteinheit 33 angeordnet. Das Gebläse 32 ist ein elektrisches Gebläse, das einen Vielflügel-Zentrifugalventilator (Sirocco-Ventilator) durch einen Elektromotor antreibt, dessen Drehzahl (Blasmenge) durch die von der Klimatisierungssteuervorrichtung ausgegebene Steuerspannung gesteuert wird.
Der Fahrzeuginnenverdampfer 20 und der Fahrzeuginnenkondensator 12 sind in der Luftströmung in dieser Reihenfolge in Bezug auf eine Strömung der Fahrzeuginnenblasluft strömungsabwärtig von dem Gebläse 32 angeordnet. Mit anderen Worten ist der Fahrzeuginnenverdampfer 20 entlang der Strömungsrichtung der Fahrzeuginnenblasluft strömungsaufwärtig von dem Fahrzeuginnenkondensator 12 angeordnet.
Ferner ist eine Luftmischklappe 34, die ein Volumenverhältnis der Luft, die den Fahrzeuginnenkondensator 12 durchläuft, zu der Blasluft, die den Fahrzeuginnenverdampfer 20 durchlaufen hat, entlang der Luftströmung strömungsabwärtig von dem Fahrzeuginnenverdampfer 20 und entlang der Luftströmung strömungsaufwärtig von dem Fahrzeuginnenkondensator 12 angeordnet. Auch ist ein Mischraum 35, der die Blasluft, die mit dem Kältemittel Wärme ausgetauscht hat und von dem Fahrzeuginnenkondensator 12 geheizt wurde, mit der Blasluft, die den Fahrzeuginnenkondensator 12 umgeht und nicht geheizt wird, mischt, entlang der Luftströmung strömungsabwärtig von dem Fahrzeuginnenkondensator 12 angeordnet.
Ein Windauslass, der klimatisierten Wind, der in dem Mischraum 35 gemischt wird, in Richtung des Fahrzeuginneren, das ein Raum ist, der gekühlt werden soll, ausstößt, ist entlang der Luftströmung am weitesten strömungsabwärtig von dem Gehäuse 31 angeordnet. Insbesondere sind als der Windauslass ein Gesichtswindauslass, der den klimatisierten Wind in Richtung eines Oberkörpers eines Fahrgasts in dem Fahrzeuginneren ausbläst, ein Fußwindauslass, der den klimatisierten Wind in Richtung von Füßen des Fahrgasts ausbläst, und ein Entfrosterwindauslass, der klimatisierten Wind in Richtung einer Innenoberfläche eines Fahrzeugfrontfensterglases (alle nicht gezeigt) ausbläst, bereitgestellt.
Daher wird der Anteil des Luftvolumens, das den Fahrzeuginnenkondensator 12 durchlaufen darf, von der Luftmischklappe 34 reguliert, um eine Temperatur des in dem Mischraum 35 gemischten klimatisierten Winds zu regulieren, und die Temperatur des aus den jeweiligen Windauslässen geblasenen klimatisierten Winds wird reguliert. Das heißt, die Luftmischklappe 34 baut eine Temperaturregulierungsvorrichtung zum Regulieren der Temperatur des klimatisierten Winds, der in das Fahrzeuginnere geblasen werden soll, auf.
Mit anderen Worten führt die Luftmischklappe 34 eine Funktion als eine Wärmeaustauschmengen-Regulierungsvorrichtung zum Regulieren einer Wärmeaustauschmenge zwischen dem von dem Kompressor 11 ausgestoßenen Kältemittel und der Fahrzeuginnenblasluft in dem Fahrzeuginnenkondensator 12, der den nutzungsseitigen Wärmetauscher aufbaut, aus. Die Luftmischklappe 34 wird von einem nicht gezeigten Servomotor angetrieben, dessen Betrieb gemäß dem von der Klimatisierungssteuervorrichtung ausgegebenen Steuersignal gesteuert wird.
Ferner sind eine Gesichtsklappe, die eine Öffnungsfläche des Gesichtswindauslasses reguliert, eine Fußklappe, die eine Öffnungsfläche des Fußwindauslasses reguliert, und eine Entfrosterklappe (alle nicht gezeigt), die eine Öffnungsfläche des Entfrosterwindauslasses reguliert, jeweils entlang der Luftströmung strömungsaufwärtig von dem Gesichtswindauslass, dem Fußwindauslass und dem Entfrosterwindauslass angeordnet.
Die Gesichtsklappe, die Fußklappe und die Entfrosterklappe bauen eine Windauslassbetriebsart-Umschaltvorrichtung zum Umschalten einer Windauslassbetriebsart auf eine andere auf. Die Gesichtsklappe, die Fußklappe und die Entfrosterklappe werden von einem nicht gezeigten Servomotor, dessen Betrieb gemäß dem von der Klimatisierungssteuervorrichtung ausgegebenen Steuersignal gesteuert wird, durch einen Koppelmechanismus angetrieben.
Nachfolgend wird eine Beschreibung des Kühlmittelzirkulationskreises 40 gegeben, der das Kühlmittel als ein zweites Fluid zirkuliert, dessen Material von einer anderen Art als das in dem Wärmepumpenkreislauf 10 verwendete ist.
Wie in 1 bis 4 dargestellt, ist der Kühlmittelzirkulationskreis 40 ein Fluidzirkulationskreis, der sich von dem Wärmepumpenkreislauf 10 unterscheidet. Insbesondere ist der Kühlmittelzirkulationskreis 40 ein Kühlmittelzirkulationskreis, der ein Kühlmittel (zum Beispiel wässrige Ethylenglykollösung) als das Kühlmedium (Heizmedium) in einem Kühlmitteldurchgang zirkuliert, der in dem vorstehend beschriebenen elektrischen Fahrmotor MG, der eine der Vorrichtungen im Fahrzeug ist, die während des Betriebs Wärme erzeugen, ausgebildet ist, um den elektrischen Fahrmotor MG zu kühlen.
Eine Kühlmittelpumpe 41, ein elektrisches Dreiwegeventil 42, die Strahlereinheit 43 des kombinierten Wärmetauschers 70 und ein Umleitungsdurchgang 44, der die Strahlereinheit 43 umgeht und zulässt, dass das Kühlmittel darin strömt, sind in dem Kühlmittelzirkulationskreis 40 angeordnet.
Die Kühlmittelpumpe 41 ist eine elektrische Pumpe, die das Kühlmittel in einen Kühlmitteldurchgang pumpt, der innerhalb des elektrischen Fahrmotors MG in dem Kühlmittelzirkulaionskreis 40 ausgebildet ist, deren Drehzahl (Durchsatz) gemäß dem von der Klimatisierungssteuereinheit ausgegebenen Steuersignal gesteuert wird. Daher wirkt die Kühlmittelpumpe 41 als eine Kühlungsvermögen-Regulierungsvorrichtung zum Ändern eines Durchsatzes des Kühlmittels, das den elektrischen Fahrmotor MG kühlt, um ein Kühlungsvermögen zu regulieren.
Das Dreiwegeventil 42 schaltet um zwischen einem Kühlmittelkreis, der eine Einlassseite der Kühlmittelpumpe 41 und eine Auslassseite der Strahlereinheit 43 verbindet, um zuzulassen, dass das Kühlmittel in die Strahlereinheit 43 strömt, und einem Kühlmittelkreis, der die Einlassseite der Kühlmittelpumpe 41 und eine Auslassseite des Umleitungsdurchgangs 44 verbindet, um zuzulassen, dass das Kühlmittel die Strahlereinheit 43 umgeht. Der Betrieb des Dreiwegeventils 42 wird gemäß der von der Klimatisierungssteuervorrichtung ausgegebenen Steuerspannung gesteuert, und es baut eine Kreisumschaltvorrichtung des Kühlmittelkreises auf.
Das heißt, der Kühlmittelzirkulationskreis 40 gemäß dieser Ausführungsform kann, wie durch gestrichelte Pfeile in 1, etc. angezeigt, umschalten zwischen einem Kühlmittelkreis, in dem das Kühlmittel in der folgenden Reihenfolge zirkuliert: die Kühlmittelpumpe 41; der elektrische Fahrmotor MG; die Strahlereinheit 43; und die Kühlmittelpumpe, und einem Kühlmittelkreis, in dem das Kühlmittel in der folgenden Reihenfolge zirkuliert: die Kühlmittelpumpe 41, der elektrische Fahrmotor MG; der Umleitungsdurchgang 44; und die Kühlmittelpumpe 41.
Wenn das Dreiwegeventil 42 daher auf den Kühlmittelkreis schaltet, der zulässt, dass das Kühlmittel strömt, während es die Strahlereinheit 43 während des Betriebs des elektrischen Fahrmotors MG umgeht, erhöht das Kühlmittel seine Temperatur ohne Wärme von der Strahlereinheit 43 abzustrahlen. Das heißt, wenn das Dreiwegeventil 42 auf den Kühlmittelkreis schaltet, der es dem Kühlmittel erlaubt, zu strömen, während es die Strahlereinheit 43 umgeht, wird die Wärmemenge (die Menge der Wärmeerzeugung) des elektrischen Fahrmotors MG in dem Kühlmittel gespeichert.
Die Strahlereinheit 43 ist innerhalb eines Verbrennungsmotorraums angeordnet und wirkt als eine Strahlungswärmeaustauscheinheit, die den Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel und der von dem Luftblasventilator 17 geblasenen Außenluft ausführt. Wie vorstehend beschrieben, baut die Strahlereinheit 43 in Zusammenwirkung mit der Fahrzeugaußenwärmetauschereinheit 16 den kombinierten Wärmetauscher 70 auf.
Nun wird ein detaillierter Aufbau des kombinierten Wärmetauschers 70 gemäß dieser Ausführungsform unter Bezug auf 5 bis 8 beschrieben. 5 ist eine äußere Perspektivansicht des Wärmetauschers 70 gemäß dieser Ausführungsform, und 6 ist eine Explosionsansicht des Wärmetauschers 70. 7 zeigt Querschnittansichten des Wärmetauschers, und 8 ist eine schematische Perspektivansicht, die eine Kältemittelströmung und eine Kühlmittelströmung in dem Wärmetauscher 70 darstellt.
Zuerst sind die Fahrzeugaußenwärmetauschereinheit 16 (erster Wärmeaustauschabschnitt) und die Strahlereinheit 43 (zweiter Wärmeaustauschabschnitt), wie in 5 und 6 dargestellt, jeweils durch eine sogenannte Behälter- und Rohr-Wärmetauscherstruktur mit mehreren Rohren, in denen das Kältemittel oder das Kühlmittel strömt, und ein Paar von Sammel- und Verteilungsbehältern, das auf beiden Endseiten der mehreren Rohre angeordnet ist und das Kältemittel oder das Kühlmittel, das in den jeweiligen Rohren strömt, sammelt oder verteilt, aufgebaut.
Insbesondere umfasst die Fahrzeugaußenwärmetauschereinheit 16 mehrere Kältemittelrohre 16a (erste Rohre), innerhalb derer das Kältemittel als ein erstes Fluid strömt, und eine kältemittelseitige Behältereinheit 16c (Behälterabschnitt), die sich in einer Stapelrichtung der mehreren Kältemittelrohre 16a erstreckt und das durch die Kältemittelrohre 16a strömende Kältemittel sammelt oder verteilt. Die Fahrzeugaußenwärmetauschereinheit 16 führt auch den Wärmeaustausch zwischen dem durch die Kältemittelrohre 16a strömenden Kältemittel und Luft (Außenluft, die von dem Luftblasventilator 17 geblasen wird) als ein drittes Fluid, das auf Umfängen der Kältemittelrohre 16a strömt, aus.
Andererseits umfasst die Strahlereinheit 43 Kühlmittelrohre 43a (zweite Rohre), innerhalb derer das Kühlmittel als ein zweites Fluid kreist, und eine kühlmittelseitige Behältereinheit 43c, die sich in einer Stapelrichtung der Kühlmittelrohre 43a erstreckt und das durch die Kühlmittelrohre 43 strömende Kühlmittel sammelt oder verteilt. Die Strahlereinheit 43 führt auch den Wärmeaustausch zwischen dem durch die Kühlmittelrohre 43a strömenden Kühlmittel und Luft (der Außenluft, die von dem Luftblasventilator 17 geblasen wird), die auf Umfängen der Kühlmittelrohre 43a strömt, aus.
Zuerst werden Flachrohre mit einem flachen Querschnitt senkrecht zu der Längsrichtung der Rohre als die Kältemittelrohre 16a und die Kühlmittelrohre 43a verwendet. Wie in einer perspektivischen Explosionsansicht von 6 dargestellt, sind die Kältemittelrohre 16a der Fahrzeugaußenwärmetauschereinheit 16 und die Kühlmittelrohre 43a der Strahlereinheit 43 entlang der Strömungsrichtung X der von dem Luftblasventilator 17 geblasenen Außenluft jeweils in zwei Reihen (mehrere Reihen) angeordnet.
Ferner sind die Kältemittelrohre 16a und die Kühlmittelrohre 43a, die auf der Windseite in der Strömungsrichtung der Außenluft angeordnet sind, derart angeordnet, dass sie in gegebenen Intervallen abwechselnd aufeinander gestapelt sind, so dass jeweilige flache Oberflächen ihrer Außenoberflächen parallel zueinander sind und einander zugewandt sind. Ebenso sind die Kältemittelrohre 16a und die Kühlmittelrohre 43a, die auf der windabgewandten Seite in der Strömungsrichtung der Außenluft angeordnet sind, in gegebenen Intervallen aufeinander gestapelt.
Mit anderen Worten sind die Kältemittelrohre 16a gemäß dieser Ausführungsform zwischen den jeweiligen Kühlmittelrohren 43a angeordnet, und die Kühlmittelrohre 43a sind zwischen den jeweiligen Kältemittelrohren 16a angeordnet. Räume, die zwischen den Kältemittelrohren 43a und den Kühlmittelrohren 43a ausgebildet sind, bilden Außenluftdurchgänge 70a (dritte Fluiddurchgänge), durch welche die von dem Luftblasventilator 17 geblasene Außenluft strömt.
Außenrippen 50, die den Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und der Außenluft in der Fahrzeugaußenwärmetauschereinheit 16 und den Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel und der Außenluft in der Strahlereinheit 43 erleichtern und auch die Wärmeübertragung zwischen dem durch die Kältemittelrohre 16a strömenden Kältemittel und dem durch die Kühlmittelrohre 43a strömenden Kühlmittel ermöglichen, sind in den Außenluftdurchgängen 70 angeordnet.
Gewellte Rippen, die durch Biegen einer dünnem Metallplatte mit hervorragender Wärmeleitfähigkeit in eine gewellte Form ausgebildet werden, werden als die Außenrippen 50 angewendet, und in dieser Ausführungsform sind die Außenrippen 50 sowohl mit den Kältemittelrohren 16a als auch den Kühlmittelrohren 43a zusammengefügt, um dadurch die Wärmeübertragung zwischen den Kältemittelrohren 16a und den Kühlmittelrohren 43a zu ermöglichen.
Nachfolgend werden die kältemittelseitige Behältereinheit 16c und die kühlmittelseitige Behältereinheiten 43a beschrieben. Die grundlegenden Aufbauten dieser Behältereinheiten 16c und 43c sind zueinander identisch. Die kühlmittelseitige Behältereinheit 43c umfasst ein kühlmittelseitiges Befestigungsplattenelement 431, an dem sowohl die Kältemittelrohre 16a als auch die Kühlmittelrohre 43a, die jeweils in zwei Reihen angeordnet sind, befestigt sind, ein kühlmittelseitiges Zwischenplattenelement 432, das an dem kühlmittelseitigen Befestigungsplattenelement 431 befestigt ist, und ein kühlmittelseitiges Behälterausbildungselement 433.
Wie in 7(a) dargestellt, sind mehrere Aussparungen 432b, die mehrere Kältemittelverbindungsdurchgänge 432, die mit den Kältemittelrohren 16a in Verbindung stehen, zwischen dem kühlmittelseitigen Zwischenplattenelement 432 und dem kühlmittelseitigen Befestigungsplattenelement 431 in dem kühlmittelseitigen Zwischenplattenelement 432 ausgebildet, indem das kühlmittelseitige Zwischenplattenelement 432 an dem kühlmittelseitigen Befestigungsplattenelement 431 befestigt ist. Die Räume 432c wirken als Kältemittelverbindungsräume, um die jeweiligen Kältemittelrohre 16a, die in zwei Reihen in der Strömungsrichtung X der Außenluft ausgerichtet sind, miteinander in Verbindung zu bringen.
Zur Verdeutlichung der Darstellung stellt 7(a) einen Querschnitt eines Umfangs der Aussparungen 432b, die in dem kühlmittelseitigen Zwischenplattenelement 432 ausgebildet sind, dar.
Auch sind erste Verbindungslöcher 432a, die beide Seiten des kühlmittelseitigen Zwischenplattenelements 432 durchdringen, in Abschnitten des kühlmittelseitigen Zwischenplattenelements 432 ausgebildet, die den Kühlmittelrohren 43a entsprechen, und die Kühlmittelrohre 43a durchdringen jedes der ersten Verbindungslöcher 432a. Mit dem vorstehenden Aufbau stehen die Kühlmittelrohre 43a mit einem Raum in Verbindung, der innerhalb des kühlmittelseitigen Behälterausbildungselements 433 ausgebildet ist.
Ferner stehen die Kühlmittelrohre 43a an einem Ende der Seite der kühlmittelseitigen Behältereinheit 43c weiter in Richtung der Seite der kühlmittelseitigen Behältereinheit 43c als die Kältemittelrohre 16a vor. Das heißt, ein Ende der Kühlmittelrohre 43a auf der Seite der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c und ein Ende der Kältemittelrohre 16a auf der Seite der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c sind ungleichmäßig angeordnet.
Das kühlmittelseitige Behälterausbildungselement 433 ist an dem kühlmittelseitigen Befestigungsplattenelement 431 und dem kühlmittelseitigen Zwischenplattenelement 432 befestigt, um dadurch einen Sammelraum 433a zum Sammeln des Kühlmittels und einen Verteilungsraum 433b zum Verteilen des Kühlmittels darin zu bilden. Insbesondere ist das kühlmittelseitige Behälterausbildungselement 433 in seiner Längsrichtung gesehen zu einer Zwei-Bergeform (W-Form) ausgebildet, indem ein Plattenmetall einem Pressen unterzogen wird.
Ein Mittelabschnitt 433c der Zwei-Bergeform des kühlmittelseitigen Behälterausbildungselements 433 ist mit dem kühlmittelseitigen Zwischenplattenelement 432 zusammengefügt, um den Sammelraum 433a und den Verteilungsraum 433b zu unterteilen. In dieser Ausführungsform ist der Verteilungsraum 433b in der Strömungsrichtung X der Außenluft auf der windwärtigen Seite angeordnet, und der Sammelraum 433a ist in der Strömungsrichtung X der Außenluft ebenfalls auf der windabgewandten Seite angeordnet.
Der Mittelabschnitt 433c ist zu einer Form ausgebildet, die zu den in dem kühlmittelseitigen Zwischenplattenelement 432 ausgebildeten Aussparungen 432b passt. Der Sammelraum 433c und der Verteilungsraum 433b sind derart unterteilt, dass das innere Kühlmittel davon abgehalten wird, aus einem zusammengefügten Abschnitt des kühlmittelseitigen Befestigungsplattenelements 431 und des kühlmittelseitigen Zwischenplattenelements 432 zu lecken.
Wie vorstehend beschrieben, durchdringen die Kühlmittelrohre 43a ferner die ersten Verbindungslöcher 432a des kühlmittelseitigen Zwischenplattenelements 432 und stehen in den Sammelraum 433a oder den Verteilungsraum 433b vor, die in dem kühlmittelseitigen Behälterausbildungselement 433 ausgebildet sind. Mit dem vorstehenden Aufbau stehen die Kühlmittelrohre 43a, die in der Strömungsrichtung X der Außenluft auf der windwärtigen Seite angeordnet sind, mit dem Verteilungsraum 433b in Verbindung, und die Kühlmittelrohre 43a, die in der Strömungsrichtung X der Außenluft auf der windabgewandten Seite angeordnet sind, stehen mit dem Sammelraum 433a in Verbindung.
Ebenso ist eine Endseite des kühlmittelseitigen Behälterausbildungselements 433 in dessen Längsrichtung mit einer Kühlmittelzuströmungsleitung 434 verbunden, die zulässt, dass das Kühlmittel in den Verteilungsraum 433b strömt, und auch mit einer Kühlmittelausströmungsleitung 435 verbunden, die zulässt, dass das Kühlmittel aus dem Sammelraum 433a ausströmt. Ferner ist die andere Endseite der kühlmittelseitigen Behältereinheit 43c in deren Längsrichtung durch ein Verschlusselement geschlossen.
Andererseits umfasst die kältemittelseitige Behältereinheit 16c ein kältemittelseitiges Befestigungsplattenelement 161, an dem sowohl die Kältemittelrohre 16a als auch die Kühlmittelrohre 43a, die jeweils in zwei Reihen angeordnet sind, befestigt sind, ein kältemittelseitiges Zwischenplattenelement 162, das an dem kältemittelseitigen Befestigungsplattenelement 161 befestigt ist, und ein kältemittelseitiges Behälterausbildungselement 163.
Wie in 7(b) dargestellt, sind mehrere Aussparungen 162b, welche die mehreren Kühlmittelverbindungsräume 162c (zweite Fluidströmungsräume), die mit den Kühlmittelrohren 43a verbunden sind, zwischen dem kältemittelseitigen Zwischenplattenelement 162 und dem kältemittelseitigen Befestigungsplattenelement 161 bilden, in dem kältemittelseitigen Zwischenplattenelement 162 ausgebildet, indem das kältemittelseitige Zwischenplattenelement 162 an dem kältemittelseitigen Befestigungsplattenelement 161 befestigt ist. Die Räume 162c wirken als Kühlmittelverbindungsräume zum Miteinanderverbinden der jeweiligen Kühlmittelräume 43a, die in zwei Reihen in der Strömungsrichtung X der Außenluft angeordnet sind.
Wie ebenfalls in 7(c) dargestellt, sind zweite Verbindungslöcher 162a (Verbindungslöcher), die beide Seiten des kältemittelseitigen Zwischenplattenelements 162 durchdringen, in Abschnitten des kältemittelseitigen Zwischenplattenelements 162 ausgebildet, die den Kältemittelrohren 16a entsprechen, und die Kältemittelrohre 16a durchdringen jeweils die zweiten Verbindungslöcher 162a. Mit dem vorstehenden Aufbau stehen die Kältemittelrohre 16a mit einem Raum in Verbindung, der innerhalb des kältemittelseitigen Behälterausbildungselements 163 ausgebildet ist.
Ferner stehen die Kältemittelrohre 16a auf einem Ende der Seite der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c in Richtung der Seite der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c weiter vor als die Kühlmittelrohre 43a. Das heißt, ein Ende der Kältemittelrohre 16a auf der Seite der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c und ein Ende der Kühlmittelrohre 43a auf der Seite der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c sind ungleichmäßig angeordnet.
Das kältemittelseitige Behälterausbildungselement 163 ist an dem kältemittelseitigen Befestigungsplattenelement 161 und dem kältemittelseitigen Zwischenplattenelement 162 befestigt, um dadurch einen Sammelraum 163a (erster Behälterraum) zum Sammeln des Kältemittels und einen Verteilungsraum 163b (erster Behälterraum) zum Verteilen des Kühlmittels darin zu bilden. Insbesondere ist das kältemittelseitige Behälterausbildungselement 163 in seiner Längsrichtung gesehen zu einer Zwei-Bergeform (W-Form) ausgebildet, indem ein Plattenmetall einem Pressen unterzogen wird. Der Sammelraum 163a und der Verteilungsraum 163b können als ein Beispiel für den ersten Behälterraum verwendet werden.
Ein Mittelabschnitt 163c der Zwei-Bergeform des kältemittelseitigen Behälterausbildungselements 163 ist mit dem kältemittelseitigen Zwischenplattenelement 162 zusammengefügt, um den Sammelraum 163a und den Verteilungsraum 163b (mehrere erste Behälterräume) zu unterteilen.
In dieser Ausführungsform sind der Sammelraum 163a und der Verteilungsraum 163b in der Strömungsrichtung X der Außenluft ausgerichtet. Insbesondere ist der Sammelraum 163a in der Strömungsrichtung X der Außenluft auf der windwärtigen Seite angeordnet, und der Verteilungsraum 163b ist in der Strömungsrichtung X der Außenluft ebenfalls auf der windabgewandten Seite angeordnet.
Wie in 6 dargestellt, ist der Mittelabschnitt 163c zu einer Form ausgebildet, die zu den in dem kältemittelseitigen Zwischenplattenelement 162 ausgebildeten Aussparungen 162b passt. Der Sammelraum 163a und der Verteilungsraum 163b sind derart unterteilt, dass das innere Kältemittel davon abgehalten wird, aus einem zusammengefügten Abschnitt des kältemittelseitigen Befestigungsplattenelements 161 und des kältemittelseitigen Zwischenplattenelements 162 zu lecken.
Wie vorstehend beschrieben, durchdringen die Kältemittelrohre 16a ferner die zweiten Verbindungslöcher 162a des kältemittelseitigen Zwischenplattenelements 162 und stehen in den Sammelraum 163a oder den Verteilungsraum 163b vor, der in dem kältemittelseitigen Behälterausbildungselement 163 ausgebildet ist. Mit dem vorstehenden Aufbau stehen die Kältemittelrohre 16a, die in der Strömungsrichtung X der Außenluft auf der windwärtigen Seite angeordnet sind, mit dem Sammelraum 163a in Verbindung, und die Kältemittelrohre 16a, die in der Strömungsrichtung X der Außenluft auf der windabgewandten Seite angeordnet sind, stehen mit dem Verteilungsraum 163b in Verbindung.
Ebenso ist eine Endseite des kältemittelseitigen Behälterausbildungselements 163 in dessen Längsrichtung mit einer Kältemittelzuströmungsleitung 164 verbunden, die zulässt, dass das Kältemittel in den Verteilungsraum 163b strömt, und auch mit einer Kältemittelausströmungsleitung 165 verbunden, die zulässt, dass das Kältemittel aus dem Sammelraum 163a ausströmt. Ferner ist die andere Endseite des kältemittelseitigen Behälterausbildungselements 163 in dessen Längsrichtung durch ein Verschlusselement geschlossen.
Im Übrigen ist eine Temperatur des Kühlmediums (Kühlmittels), das durch die Kühlmittelzuströmungsleitung 434 in den Verteilungsraum 433b und das kühlmittelseitige Behälterausbildungselement 433 strömt, höher als 0°C und höher als eine Temperatur des Kältemittels, das durch die Kältemittelzuströmungsleitung 164 in den Verteilungsraum 163b des kältemittelseitigen Behälterausbildungselements 163 strömt.
Nun werden die vorstehend erwähnten Kühlmittelverbindungsräume 162c im Detail beschrieben. Wie in 7(b) dargestellt, ist wenigstens ein Teil der Kühlmittelverbindungsräume 162c nur durch ein Äußeres der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c und das kältemittelseitige Befestigungsplattenelement 161 getrennt. Daher ist das Kühlmittel in den Kühlmittelverbindungsräumen 162c fähig, in Kontakt mit der Außenwand der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c zu strömen.
Die Kühlmittelverbindungsräume 162c sind derart angeordnet, dass sie näher an der Fahrzeugaußenwärmeaustauscheinheit 16 als der Sammelraum 163a und der Verteilungsraum 163b sind. Mit anderen Worten sind die Kühlmittelverbindungsräume 162c derart angeordnet, dass sie näher als der Sammelraum 163 und der Verteilungsraum 163b an einem freiliegenden Abschnitt, der nach außerhalb der Kältemittelrohre 16a freiliegt, das heißt, einem freiliegenden Abschnitt, in dem jede Außenumfangsoberfläche der Kältemittelrohre 16a in Kontakt mit der Außenluft kommt, sind. Ebenso erstrecken sich die Kühlmittelräume 162c in der Strömungsrichtung X der Außenluft und sind über dem Sammelraum 163a und dem Verteilungsraum 163b ausgebildet.
In der Strömungsrichtung X der Außenluft ist eine Breite A1 der Kühlmittelverbindungsräume 162c größer festgelegt als eine Breite A2 der Kühlmittelrohre 43a. Ebenso ist die Breite A1 der Kühlmittelverbindungsräume 162c in der Strömungsrichtung X der Außenluft größer festgelegt als jeweilige Breiten A3 des Sammelraums 163a und des Verteilungsraums 163b.
Wie in 7(d) dargestellt, ist eine Breite B1 der Kühlmittelverbindungsräume 162c in einer Stapelrichtung der Kältemittelrohre 16a und der Kühlmittelrohre 43a größer als eine Breite B2 der Kühlmittelrohre 43a festgelegt.
In dem Wärmetauscher 70 gemäß dieser Ausführungsform strömt das Kältemittel, das durch die Kältemittelzuströmungsleitung 164 in den Verteilungsraum 163b der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c strömt, wie in einer schematischen Perspektivansicht von 8 dargestellt, in die jeweiligen Kältemittelrohre 16a, die auf der windabgewandten Seite der Kältemittelrohre 16a, die in zwei Reihen ausgerichtet sind, in der Strömungsrichtung X der Außenluft angeordnet sind.
Dann strömt das Kältemittel, das aus den jeweiligen Kältemittelrohren 16a, die auf der windabgewandten Seite angeordnet sind, strömt, durch die Kältemittelverbindungsräume 432c, die zwischen dem kühlmittelseitigen Befestigungsplattenelement 431 und dem kühlmittelseitigen Zwischenplattenelement 432 der kühlmittelseitigen Behältereinheit 43c ausgebildet sind, in die jeweiligen Kältemittelrohre 16a, die in der Strömungsrichtung X der Außenluft auf der windwärtigen Seite angeordnet sind.
Wie durch durchgezogene Pfeile in 8 angezeigt, wird das Kältemittel, das aus den jeweiligen Kältemittelrohren 16a, die auf der windwärtigen Seite angeordnet sind, strömt, in dem Sammelraum 163a der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c gesammelt und strömt aus der Kältemittelausströmungsleitung 165. Das heißt, in dem Wärmetauscher 70 gemäß dieser Ausführungsform strömt das Kältemittel in einer Weise mit Kehrtwendung in der folgenden Reihenfolge: die Kältemittelrohre 16a auf der windabgewandten Seite; die Kältemittelverbindungsräume 432c der kühlmittelseitigen Behältereinheit 43c; und die Kältemittelrohre 16a auf der windwärtigen Seite.
Ebenso strömt das Kühlmittel in der Weise mit Kehrtwendung in der folgenden Reihenfolge: die Kühlmittelrohre 43a auf der windwärtigen Seite; die Kühlmittelverbindungsräume 162c der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c; und die Kühlmittelrohre 43a auf der windabgewandten Seite. Daher sind die Strömungsrichtungen des durch die Kältemittelrohre 16a strömenden Kältemittels und des durch die Kühlmittelrohre 43a strömenden Kühlmittels, die benachbart zueinander sind, zueinander entgegengesetzt.
Auch sind die Kältemittelrohre 16a der Fahrzeugaußenwärmeaustauscheinheit 16, die Kühlmittelrohre 43a der Strahlereinheit 43, die jeweiligen Komponenten der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c, die jeweiligen Komponenten der kühlmittelseitigen Behältereinheit 43c und die Außenrippen, die vorstehend beschrieben sind, aus dem gleichen Metallmaterial (in dieser Ausführungsform Aluminiumlegierung) gefertigt.
Dann werden das kältemittelseitige Befestigungsplattenelement 161 und das kältemittelseitige Behälterausbildungselement 163 durch Abdichten in einem Zustand, in dem das kältemittelseitige Zwischenplattenelement 162 zwischen dem kältemittelseitigen Befestigungsplattenelement 161 und dem kältemittelseitigen Behälterausbildungselement 163 eingeschoben ist, befestigt. Auch das kühlmittelseitige Befestigungsplattenelement 431 und das kühlmittelseitige Behälterausbildungselement 433 werden durch Abdichten in einem Zustand, in dem das kühlmittelseitige Zwischenplattenelement 432 zwischen dem kühlmittelseitigen Befestigungsplattenelement 431 und dem kühlmittelseitigen Behälterausbildungselement 433 eingeschoben ist, befestigt.
Ferner wird der gesamte Wärmetauscher 70, der durch Verstemmen befestigt ist, in einen Heizofen befördert und geheizt. Ein Hartlotmetall, mit dem eine Oberfläche der jeweiligen Komponenten im Voraus überzogen wurde, wird geschmolzen, und der Wärmetauscher 70 wird gekühlt, bis das Hartlotmetall wieder verfestigt ist, so dass die jeweiligen Komponenten integral hartgelötet werden. Als ein Ergebnis sind die Fahrzeugaußenwärmetauschereinheit 16 und die Strahlereinheit 43 miteinander integriert.
Nachfolgend wird die elektrische Steuereinheit gemäß dieser Ausführungsform beschrieben. Die Klimatisierungssteuervorrichtung umfasst einen bekannten Mikrocomputer mit einer CPU, einem ROM und einem RAM und seinen peripheren Schaltungen, führt auf der Basis eines in dem ROM gespeicherten Klimatisierungssteuerprogramms verschiedene Berechnungen und Verarbeitungen aus und steuert die Betätigung verschiedener Steuereinrichtungen 11, 15a, 15b, 17, 41 und 42 etc., die mit einer Ausgangsseite verbunden sind.
Auch ist eine Eingangsseite der Klimatisierungssteuervorrichtung mit einer Sensorgruppe für verschiedene Klimatisierungssteuerungen, wie etwa einem Innenluftsensor zum Erfassen einer Fahrzeuginnentemperatur, einem Außenluftsensor zum Erfassen einer Außenlufttemperatur, einem Sonnenstrahlungssensor zum Erfassen der Sonnenstrahlungsmenge in dem Fahrzeuginneren, einem Verdampfertemperatursensor zum Erfassen einer Blaslufttemperatur (Verdampfertemperatur) des Fahrzeuginnenverdampfers 20, einem Blaskältemitteltemperatursensor zum Erfassen einer Kältemittelblastemperatur des Kompressors 11, einem Auslasskältemitteltempertursensor 51 zum Erfassen einer auslassseitigen Kältemitteltemperatur Te der Fahrzeugaußenwärmetauschereinheit 16 und einem Kühlmitteltemperatursensor 52 als eine Kühlmitteltemperaturerfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Kühlmitteltemperatur Tw, die in den elektrischen Fahrmotor MG strömt, verbunden.
In dieser Ausführungsform wird die Kühlmitteltemperatur Tw, die von der Kühlmittelpumpe 41 gepumpt wird, von dem Kühlmitteltemperatursensor 52 erfasst. Alternativ kann die in die Kühlmittelpumpe 41 eingesaugte Kühlmitteltemperatur Tw durch den Kühlmitteltemperatursensor 52 erfasst werden.
Ferner ist die Eingangsseite der Klimatisierungssteuervorrichtung mit einem nicht gezeigten Bedienfeld verbunden, das in der Nähe einer Instrumententafel in einem vorderen Abschnitt des Fahrzeuginneren angeordnet ist, und empfängt Bediensignale von verschiedenen Klimatisierungsbedienschaltern, die in der Instrumententafel angeordnet sind. Als die verschiedenen Klimatisierungsbedienschalter, die in dem Bedienfeld angeordnet sind, sind ein Bedienschalter der Fahrzeugklimaanlage, ein Fahrzeuginnentemperaturfestlegungsschalter zum Festlegen der Fahrzeuginnentemperatur und ein Auswahlschalter für Betriebsarten bereitgestellt.
Auch ist die Klimatisierungssteuervorrichtung mit der Steuervorrichtung zum Steuern des Elektromotors 11b des Kompressors 11 und dem Ein/Aus-Ventil 15a, etc. verbunden und steuert deren Betrieb. In dieser Ausführungsform baut in der Klimatisierungssteuervorrichtung ein Aufbau (Hardware und Software), der die Betätigung des Kompressors 11 steuert, eine Kältemittelblasvermögen-Steuervorrichtung auf, ein Aufbau, der die Betätigungen der verschiedenen Vorrichtungen 15a und 15b, welche die Kältemitteldurchgangsumschaltvorrichtungen aufbauen, steuert, baut eine Kältemitteldurchgangssteuervorrichtung auf, und ein Aufbau, der die Betätigung des Dreiwegeventils 42, das die Kreisumschaltvorrichtung für das Kühlmittel aufbaut, steuert, baut eine Kältemittelmediumkreissteuervorrichtung auf.
Ferner hat die Klimatisierungssteuervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform einen Aufbau (Frostbildungsbestimmungsvorrichtung), um auf der Basis von Erfassungssignalen der Sensorgruppe für die vorstehend beschriebene Klimatisierungssteuerung zu bestimmen, ob in der Fahrzeugaußenwärmetauschereinheit 16 Frost gebildet wird oder nicht. Insbesondere, wenn in der Frostbestimmungsvorrichtung eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs kleiner oder gleich einer vorgegebenen Referenzfahrzeuggeschwindigkeit (in dieser Ausführungsform 20 km/h) ist und die auslassseitige Kältemitteltemperatur Te der Fahrzeugaußenwärmetauschereinheit 16 kleiner oder gleich 0°C ist, wird bestimmt, dass in der Fahrzeugaußenwärmetauschereinheit 16 der Frost gebildet wird.
Nachfolgend wird die Betätigung der Fahrzeugklimaanlage 1 gemäß dieser Ausführungsform in dem vorstehenden Aufbau beschrieben. Die Fahrzeugklimaanlage 1 gemäß dieser Ausführungsform kann den Heizbetrieb zum Heizen des Fahrzeuginneren und den Kühlbetrieb zum Kühlen des Fahrzeuginneren ausführen und kann während des Heizbetriebs auch den Entfrostungsbetrieb und den Abwärmerückgewinnungsbetrieb ausführen. Hier nachstehend wird die Betätigung in dem jeweiligen Betrieb beschrieben.
(a) Heizbetrieb
Der Heizbetrieb startet, wenn in einem Zustand, in dem der Betätigungsschalter des Bedienfelds ein ist, von dem Auswahlschalter die Heizbetriebsart ausgewählt wird. Wenn dann in dem Heizbetrieb von der Frostbildungsbestimmungsvorrichtung bestimmt wird, dass der Frost in der Fahrzeugaußenwärmetauschereinheit 16 gebildet wird, wird der Entfrostungsbetreib ausgeführt. Wenn die von dem Kühlmitteltemperatursensor 52 erfasste Kühlmitteltemperatur Tw größer oder gleich einer vorgegebenen Referenztemperatur (in dieser Ausführungsform 60°C) wird, wird der Abwärmerückgewinnungsbetrieb ausgeführt.
Zuerst schließt die Klimatisierungssteuervorrichtung in dem normalen Heizbetrieb das Ein/Aus-Ventil 15a und schaltet das Dreiwegeventil 15b auf den Kältemitteldurchgang, der die Auslassseite der Fahrzeugaußenwärmetauschereinheit 16 und die Einlassseite des Akkumulators 18 verbindet. Ferner betätigt die Klimatisierungssteuervorrichtung die Kühlmittelpumpe 41, um einen vorbestimmten gegebenen Durchsatz von Kühlmittel zu pumpen, und schaltet auch das Dreiwegeventil 42 des Kühlmittelzirkulationskreises 40 auf den Kühlmittelkreis, der zulässt, dass das Kühlmittel unter Umgehung der Strahlereinheit 43 strömt.
Mit dem vorstehenden Aufbau wird der Wärmepumpenkreislauf 10 auf den Kältemitteldurchgang geschaltet, in dem das Kältemittel wie durch die durchgezogenen Pfeile in 1 gezeigt strömt, und der Kühlmittelzirkulationskreis 40 wird auf den Kühlmittelkreis geschaltet, in dem das Kühlmittel, wie durch gestrichelte Pfeile in 1 angezeigt, strömt.
Mit dem vorstehenden Aufbau des Kältemitteldurchgangs und des Kühlmittelkreises liest die Klimatisierungssteuervorrichtung die Erfassungssignale der Sensorgruppe für die Klimatisierungssteuerung und die Bediensignale des vorstehend beschriebenen Bedienfelds. Dann berechnet die Klimatisierungssteuervorrichtung eine Zielblastemperatur TAO, die eine Zieltemperatur der in das Fahrzeuginnere geblasenen Luft ist, auf der Basis von Werten der Erkennungssignale und der Bediensignale. Ferner bestimmt die Klimatisierungssteuervorrichtung die Betätigungszustände der verschiedenen Klimatisierungssteuereinrichtungen, die mit der Ausgangsseite der Klimatisierungssteuervorrichtung verbunden sind, auf der Basis der berechneten Zielblastemperatur TAO und der Erfassungssignale der Sensorgruppe.
Zum Beispiel wird das Kältemittelausstoßvermögen des Kompressors 11, das heißt, die Steuersignalausgabe an den Elektromotor des Kompressors 11 wie folgt bestimmt. Zuerst wird eine Zielverdampferblastemperatur TEO des Fahrzeuginnenverdampfers 20 unter Bezug auf ein Steuerkennfeld, das im Voraus in der Klimatisierungssteuervorrichtung gespeichert ist, auf der Basis der Zielblastemperatur TAO bestimmt.
Dann wird das an den Elektromotor in dem Kompressor 11 ausgegebene Steuersignal unter Verwendung einer Regelungstechnik basierend auf einer Abweichung zwischen der Zielverdampferblastemperatur TE und der von dem Verdampfertemperatursensor 20 erfassten Blaslufttemperatur von dem Fahrzeuginnenverdampfer 20 derart bestimmt, dass die Blaslufttemperatur von dem Fahrzeuginnenverdampfer 20 sich der Zielverdampferblastemperatur TEO nähert.
Auch wird das an den Servomotor der Luftmischklappe 34 ausgegebene Steuersignal unter Verwendung der Zielblastemperatur TAO, der Blaslufttemperatur von dem Fahrzeuginnenverdampfer 20 und der von dem Ausstoßkältemitteltemperatursensor erfassten Ausstoßkältemitteltemperatur des Kompressors 11, etc. derart bestimmt, dass die Temperatur der in das Fahrzuginnere geblasenen Luft eine von einem Fahrgast gewünschte Temperatur, die von dem Fahrzeuginnentemperaturfestlegungsschalter festgelegt wird, erreicht.
In dem normalen Heizbetrieb, dem Entfrostungsbetrieb und dem Abwärmerückgewinnungsbetrieb kann der (Öffnungsgrad der Luftmischklappe 34 derart gesteuert werden, dass ein Gesamtluftvolumen der von dem Gebläse 32 geblasenen Fahrzeuginnenblasluft den Fahrzeuginnenkondensator 12 durchläuft.
Dann wird das wie vorstehend beschrieben bestimmte Steuersignal an die verschiedenen Klimatisierungssteuereinrichtungen ausgegeben. Danach wird in jedem gegebenem Steuerzyklus eine Steuerroutine in der folgenden Reihenfolge wiederholt: Lesen der vorstehend erwähnten Erfassungssignale und Bediensignale; Berechnen der Zielblastemperatur TAO; Bestimmen des Betätigungszustands der verschiedenen Klimatisierungssteuereinrichtungen; und Ausgeben der Steuerspannung und des Steuersignals, bis von dem Bedienfeld ein Betätigungsstopp der Fahrzeugklimaanlage gefordert wird. Die Wiederholung dieser Steuerroutine wird im Grunde auch in anderen Betrieben ausgeführt.
In dem Wärmepumpenkreislauf 10 strömt während des normalen Heizbetriebs ein von dem Kompressor 11 ausgestoßenes Hochdruckkältemittel in den Fahrzeuginnenkondensator 12. Das Kältemittel, das in den Fahrzeuginnenkondensator 12 geströmt ist, wird von dem Gebläse 32 geblasen, führt den Wärmeaustausch mit der von dem Gebläse 32 geblasenen Fahrzeuginnenblasluft, die den Fahrzeuginnenverdampfer 20 durchlaufen hat, aus, um die Wärme abzustrahlen. Mit diesem Betrieb wird die Fahrzeuginnenblasluft geheizt.
Da das Ein/Aus-Ventil 15a geschlossen ist, strömt das Hochdruckkältemittel, das von dem Fahrzeuginnenkondensator 12 strömt, in den festen Heizdurchlass 13 und wird dekomprimiert und expandiert. Dann strömt das von dem festen Heizdurchlass 13 dekomprimierte und expandierte Niederdruckkältemittel in die Fahrzeugaußenwärmetauschereinheit 16. Das in die Fahrzeugaußenwärmetauschereinheit 16 geströmte Niederdruckkältemittel nimmt Wärme aus der von dem Luftblasventilator 17 geblasenen Außenluft auf und wird verdampft.
Da in dieser Situation der Kühlmittelzirkulationskreis 40 auf den Kühlmittelkreis geschaltet wird, in dem Kühlmittel unter Umgehung der Strahlereinheit 43 strömt, gibt es keinen Fall, in dem das Kühlmittel an das in der Fahrzeugaußenwärmetauschereinheit 16 strömende Kältemittel abstrahlt oder das Kühlmittel Wärme aus dem in der Fahrzeugaußenwärmetauschereinheit 16 strömenden Kältemittel aufnimmt. Das heißt, das Kühlmittel beeinflusst das in der Fahrzeugaußenwärmetauschereinheit 16 strömende Kältemittel nicht.
Das aus der Fahrzeugaußenwärmetauschereinheit 16 strömende Kältemittel strömt in den Akkumulator 18 und wird in Dampf und Flüssigkeit abgeschieden, da das Dreiwegeventil 15b auf den Kältemitteldurchgang geschaltet wird, der die Auslassseite der Fahrzeugaußenwärmetauschereinheit 16 und die Eingangsseite des Akkumulators 18 verbindet. Dann wird das von dem Akkumulator 18 abgeschiedene gasphasige Kältemittel in den Kompressor 11 eingesaugt und erneut komprimiert.
Wie vorstehend beschrieben, wird die Fahrzeuginnenblasluft in dem normalen Heizbetrieb durch die Wärmemenge des von dem Kompressor 11 ausgestoßenen Kältemittels durch den Fahrzeuginnenkondensator 12 geheizt, so dass das Fahrzeuginnere geheizt werden kann.
(b) Entfrostungsbetrieb
Anschließend wird der Entfrostungsbetrieb beschrieben. Wie in dem Wärmepumpenkreislauf 10 gemäß dieser Ausführungsform beschrieben, könnte sich in der Kältekreislaufvorrichtung, in welcher der Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und der Außenluft ausgeführt wird, um das Kältemittel durch die Fahrzeugaußenwärmetauschereinheit 16 zu verdampfen, in der Fahrzeugaußenwärmetauschereinheit 16 Frost bilden, wenn eine Kältemittelverdampfungstemperatur in der Fahrzeugaußenwärmetauschereinheit 16 kleiner oder gleich der Frostbildungstemperatur (insbesondere 0°C) wird.
Wenn somit der Frost gebildet wird, könnte das Wärmeaustauschvermögen der Fahrzeugaußenwärmetauschereinheit 16 beträchtlich verschlechtert werden, da Außenluftdurchgänge 70a des Wärmetauschers 70 durch Frost blockiert werden. Unter diesen Gegebenheiten wird in dem Wärmepumpenkreislauf 10 gemäß dieser Ausführungsform in dem Heizbetrieb der Entfrostungsbetrieb ausgeführt, wenn von der Frostbildungsbestimmungsvorrichtung bestimmt wird, das der Frost in der Fahrzeugaußenwärmetauschereinheit 16 gebildet wird.
In dem Entfrostungsbetrieb stoppt die Klimatisierungssteuervorrichtung den Betrieb des Kompressors 11 und stoppt auch den Betrieb des Luftblasventilators 17. Daher wird in dem Entfrostungsbetrieb der in der Fahrzeugaußenwärmetauschereinheit 16 strömende Kältemitteldurchsatz verringert, und das Luftvolumen der Außenluft, die in die Außenluftdurchgänge 70a strömt, wird im Vergleich zu dem normalen Heizbetrieb verringert.
Ferner schaltet die Klimatisierungssteuervorrichtung das Dreiwegeventil 42 des Kühlmittelzirkulationskreises 40 auf den Kältemittelmediumkreis, der zulässt, dass das Kühlmittel, wie durch gestrichelte Pfeile in 2 angezeigt, in die Strahlereinheit 43 strömt. Als ein Ergebnis wird das Kältemittel nicht in dem Wärmepumpenkreislauf 10 zirkuliert, und der Kühlmittelzirkulationskreis 40 wird auf den Kältemittelmediumkreis geschaltet, in dem da Kältemittel strömt, wie durch gestrichelte Pfeile in 2 angezeigt.
Daher wird die Wärmemenge des in den Kühlmittelrohren 43a der Strahlereinheit 43 strömenden Kühlmittels durch die Außenrippen 50 auf die Fahrzeugaußenwärmetauschereinheit 16 übertragen, um die Fahrzeugaußenwärmetauschereinheit 16 zu entfrosten. Das heißt, das Entfrosten wird realisiert, indem Abwärme des elektrischen Fahrmotors MG effizient genutzt wird.
(c) Abwärmerückgewinnungsbetrieb
Nachfolgend wird der Abwärmerückgewinnungsbetrieb beschrieben. Um die Überhitzung des elektrischen Fahrmotors MG zu unterdrücken, ist es wünschenswert, die Temperatur des Kühlmittels auf einer gegebenen oberen Grenztemperatur oder niedriger zu halten. Um außerdem einen Reibungsverlust, der durch eine Zunahme der Viskosität eines Schmieröls, das innerhalb des elektrischen Fahrmotors MG eingeschlossen ist, zu verringern, ist es wünschenswert, die Temperatur des Kühlmittels auf einer gegebenen unteren Grenztemperatur oder höher zu halten.
Unter den Gegebenheiten wird in dem Wärmepumpenkreislauf 10 gemäß dieser Ausführungsform in dem Heizbetrieb der Abwärmerückgewinnungsbetrieb ausgeführt, wenn die Kühlmitteltemperatur Tw eine vorgegebene Referenztemperatur (in dieser Ausführungsform 60°C) oder höher wird. In diesem Abwärmerückgewinnungsbetrieb wird das Dreiwegeventil 15b des Wärmepumpenkreislaufs 10 auf die gleiche Weise wie in dem normalen Heizbetrieb betätigt, und das Dreiwegeventil 42 des Kühlmittelzirkulationskreises 40 wird auf den Kühlmittelkreis geschaltet, der zulässt, dass das Kühlmittel, wie durch gestrichelte Pfeile in 3 angezeigt, auf die gleiche Weise wie in dem Entfrostungsbetrieb in die Strahlereinheit 43 strömt.
Daher heizt das von dem Kompressor 11 ausgestoßene Hochdruck- und Hochtemperaturkältemittel, wie durch die durchgezogenen Pfeile in 3 angezeigt, durch den Fahrzeuginnenkondensator 12 die Fahrzeuginnenblasluft, wird durch den festen Heizdurchlass 13 dekomprimiert und expandiert und strömt auf die gleiche Weise wie in dem normalen Heizbetrieb in die Fahrzeugaußenwärmeaustauscheinheit 16.
Da das Niederdruckkältemittel, das in die Fahrzeugaußenwärmeaustauscheinheit 16 geströmt ist, sowohl die Wärmemenge der von dem Luftblasventilator 17 geblasenen Außenluft als auch die Wärmemenge des Kühlmittels, die durch die Außenrippen 50 wärmeübertragen wird, aufnimmt, wird es verdampft, da das Dreiwegeventil 42 auf den Kühlmittelkreis geschaltet wird, der zulässt, dass das Kühlmittel in die Strahlereinheit 43 strömt. Der andere Betrieb ist identisch mit dem in dem normalen Heizbetrieb.
Wie vorstehend beschrieben, wird in dem Abwärmerückgewinnungsbetrieb die Fahrzeuginnenblasluft durch die Wärmemenge des von dem Kompressor 11 durch den Fahrzeuginnenkondensator 12 ausgestoßenen Kältemittels geheizt, so dass das Fahrzeuginnere geheizt werden kann. In dieser Situation nimmt das Kältemittel nicht nur die Wärmemenge der Außenluft, sondern auch die Wärmemenge des Kühlmittels, die durch die Außenrippen 50 wärmeübertragen wird, auf. Daher kann das Heizen des Fahrzeuginneren unter Verwendung der Abwärme des elektrischen Fahrmotors MG wirksam realisiert werden.
(d) Kühlbetrieb
Der Kühlbetrieb startet, wenn in einem Zustand, in dem der Betätigungsschalter des Bedienfelds ein ist, von dem Auswahlschalter die Kühlbetriebsart ausgewählt wird. In dem Kühlbetrieb öffnet die Klimatisierungssteuervorrichtung das Ein/Aus-Ventil 15a und schaltet das Dreiwegeventil 15b auf den Kältemitteldurchgang, der die Auslassseite der Fahrzeugaußenwärmetauschereinheit 16 und die Einlassseite des festen Kühldurchlasses 19 verbindet. Als ein Ergebnis wird der Wärmepumpenkreislauf 10 auf den Kältemitteldurchgang geschaltet, in dem das Kältemittel wie durch die durchgezogenen Pfeile in 4 gezeigt strömt.
In dieser Situation wird das Dreiwegeventil 42 des Kühlmittelzirkulationskreises 40 auf den Kühlmittelkreis geschaltet, der es dem Kühlmittel erlaubt, in die Strahlereinheit 43 zu strömen, wenn die Kühlmitteltemperatur Tw größer oder gleich der Referenztemperatur wird, und wird auf den Kühlmittelkreis geschaltet, in dem das Kühlmittel unter Umgehung der Strahlereinheit 43 strömt, wenn die Kühlmitteltemperatur Tw niedriger als die vorgegebene Referenztemperatur wird. In 4 ist eine Strömung des Kühlmittels, wenn die Kühlmitteltemperatur Tw größer oder gleich der Referenztemperatur wird, durch die gestrichelten Pfeile angezeigt.
In dem Wärmepumpenkreislauf 10 strömt das von dem Kompressor 11 ausgestoßene Hochdruckkältemittel während des Kühlbetriebs in den Fahrzeuginnenkondensator 12 und führt den Wärmeaustausch mit der Fahrzeuginnenblasluft aus, die von dem Gebläse 32 geblasen wurde und den Fahrzeuginnenverdampfer 20 durchlaufen hat, um die Wärme abzustrahlen. Da das Ein/Aus-Ventil 15a geöffnet ist, strömt das aus dem Fahrzeuginnenkondensator 12 strömende Hochdruckkältemittel durch den Umleitungsdurchgang 14 für den festen Durchlass in die Fahrzeugaußenwärmetauschereinheit 16. Das in die Fahrzeugaußenwärmetauschereinheit 16 geströmte Hochdruckkältemittel strahlt die Wärme weiter an die von dem Luftblasventilator 17 geblasene Außenluft ab.
Da das Dreiwegeventil 15b auf den Kältemitteldurchgang geschaltet wird, der die Auslassseite der Fahrzeugaußenwärmetauschereinheit 16 und die Einlassseite des festen Kühldurchlasses 16 verbindet, wird das aus der Fahrzeugaußenwärmetauschereinheit 16 strömende Kältemittel durch den festen Kühldurchlass 19 dekomprimiert und expandiert. Das aus dem festen Kühldurchlass 19 strömende Kältemittel strömt in den Fahrzeuginnenverdampfer 20, nimmt Wärme aus der von dem Gebläse 32 geblasenen Fahrzeuginnenblasluft auf und wird verdampft. Als ein Ergebnis wird die Fahrzeuginnenblasluft gekühlt.
Das aus dem Fahrzeuginnenverdampfer 20 strömende Kältemittel strömt in den Akkumulator 18 und wird in Gas und Flüssigkeit abgeschieden. Dann wird ein von dem Akkumulator 18 abgeschiedenes gasphasiges Kältemittel in den Kompressor 11 gesaugt und erneut komprimiert. Wie vorstehend beschrieben, nimmt das Niederdruckkältemittel in dem Kühlbetrieb die Wärme aus der Fahrzeuginnenblasluft auf und wird von dem Fahrzeuginnenverdampfer 20 verdampft, so dass die Fahrzeuginnenblasluft gekühlt werden kann, um das Fahrzeuginnere zu kühlen.
In der Fahrzeugklimaanlage 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform können, wie vorstehend beschrieben, verschiedene Betriebe ausgeführt werden, indem zwischen dem Kältemitteldurchgang des Wärmepumpenkreislaufs 10 und dem Kühlmittelkreis des Kühlmittelzirkulationskreises 40 umgeschaltet wird. Da in der vorliegenden Ausführungsform ferner der vorstehend erwähnte charakteristische Wärmetauscher 70 angewendet wird, kann in dem jeweiligen Betrieb ein geeigneter Wärmeaustausch zwischen drei Fluidarten, welche das Kältemittel, das Kühlmittel und die Außenluft umfassen, ausgeführt werden.
Detaillierter sind in dem Wärmetauscher 70 gemäß dieser Ausführungsform die Außenrippen 50 in den Außenluftdurchgängen 70a angeordnet, die zwischen den Kältemittelrohren 16a der Fahrzeugaußenwärmeaustauscheinheit 16 und den Kühlmittelrohren 43a der Strahlereinheit 43 ausgebildet sind. Dann kann die Wärmeübertragung zwischen den Kältemittelrohren 16a und den Kühlmittelrohren 43a durch die Außenrippen 50 durchgeführt werden.
Da mit dem vorstehenden Aufbau in dem Entfrostungsbetrieb die Wärmemenge des Kühlmittels durch die Außenrippen 50 auf die Fahrzeugaußenwärmeaustauscheinheit 16 übertragen werden kann, kann die Abwärme des elektrischen Fahrmotors MG wirksam für den Zweck des Entfrostens der Fahrzeugaußenwärmeaustauscheinheit 16 verwendet werden.
Ferner stoppt in dieser Ausführungsform der Betrieb des Kompressors 11 in dem Entfrostungsbetrieb, um den Kältemitteldurchsatz, der in die Fahrzeugaußenwärmeaustauscheinheit 16 strömt, zu verringern. Daher kann verhindert werden, dass die Wärmemenge, die durch die Außenrippen 50 und die Kältemittelrohre 16a auf die Fahrzeugaußenwärmeaustauscheinheit 16 übertragen werden soll, von dem in den Kältemittelrohren 16a strömenden Kältemittel aufgenommen wird. Das heißt, der unnötige Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel und dem Kältemittel kann unterdrückt werden.
Da in dem Entfrostungsbetrieb ferner der Betrieb des Luftblasventilators 17 stoppt, um das Luftvolumen der Außenluft, die in die Außenluftdurchgänge 70a strömt, zu verringern, kann verhindert werden, dass die Wärmemenge, die durch die Außenrippen 50 auf die Fahrzeugaußenwärmeaustauscheinheit 16 übertragen werden soll, von der in den Außenluftdurchgängen 70a strömenden Außenluft aufgenommen wird. Das heißt, der unnötige Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel und der Außenluft kann unterdrückt werden.
Auch in dem Abwärmerückgewinnungsbetrieb wird der Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel und dem Kältemittel durch die Kältemittelrohre 16a, die Kühlmittelrohre 43a und die Außenrippen 50 ausgeführt, so dass die Abwärme des elektrischen Fahrmotors MG von dem Kältemittel aufgenommen werden kann. Ebenso wird der Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel und der Außenluft durch die Kühlmittelrohre 43a und die Außenrippen 50 ausgeführt, so dass die unnötige Abwärme des elektrischen Fahrmotors MG an die Außenluft abgestrahlt werden kann.
Auch in dem normalen Heizbetrieb wird der Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und der Außenluft durch die Kältemittelrohre 16a und die Außenrippen 50 ausgeführt, so dass die Wärmemenge der Außenluft durch das Kältemittel aufgenommen werden kann. Ferner wird in dem normalen Heizbetrieb das Dreiwegeventil 42 des Kühlmittelzirkulationskreises 40 auf den Kühlmittelkreis geschaltet, der zulässt, dass das Kühlmittel unter Umgehung der Strahlereinheit 43 strömt. Daher wird der unnötige Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel und der Außenluft unterdrückt, so dass die Abwärme des elektrischen Fahrmotors MG in dem Kühlmittel gespeichert wird und das Aufwärmen des elektrischen Fahrmotors MG erleichtert werden kann.
Da der Wärmetauscher 70 gemäß dieser Ausführungsform einen Aufbau verwendet, in dem sowohl die Kältemittelrohre 16a als auch die Kühlmittelrohre 43a an beiden Behältern der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c und der kühlmittelseitigen Behältereinheit 43c befestigt sind, kann verhindert werden, dass der Aufbau des Wärmetauschers kompliziert und vergrößert wird.
Das heißt, sowohl die Kältemittelrohre 16a als auch die Kühlmittelrohre 43a sind an der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c, die ein wesentlicher Aufbau zum Sammeln oder Verteilen des durch die Kältemittelrohre 16a strömenden Kältemittels ist, als auch der kühlmittelseitigen Behältereinheit 43c, die ein wesentlicher Aufbau zum Sammeln oder Verteilen des durch die Kühlmittelrohre 43a strömenden Kühlmittels ist, befestigt. Mit diesem Aufbau können beide Rohre 16a und 43a im Wesentlichen zu der gleichen Form ausgebildet sein. Zum Beispiel kann ein gerades Rohr als beide Rohre 16a und 43a angewendet werden.
Daher besteht keine Notwendigkeit, einen Aufbau zu verwenden, in dem eines der Kältemittelrohre 16a und der Kühlmittelrohre 43a gekrümmt ist, als ein Ergebnis wovon verhindert werden kann, dass der gesamte Wärmetauscher 70 kompliziert und vergrößert wird.
Ferner ist in dem Wärmetauscher 70 gemäß dieser Ausführungsform das kältemittelseitige Zwischenplattenelement 162 mit den zweiten Verbindungslöchern 162a ausgebildet, welche die Kältemittelrohre 16a mit einem Innenraum des kältemittelseitigen Behälterausbildungselements 163 verbinden, und das kühlmittelseitige Zwischenplattenelement 432 ist mit den ersten Verbindungslöchern 432a ausgebildet, welche die Kühlmittelrohre 43a mit einem Innenraum des kühlmittelseitigen Behälterausbildungselements 433 verbinden.
Als ein Ergebnis kann leicht und sicher ein Aufbau realisiert werden, in dem, auch wenn beide Rohre 16a und 43a an der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c und der kühlmittelseitigen Behältereinheit 43c befestigt sind, die kältemittelseitige Behältereinheit 16c eine Funktion zum Sammeln oder Verteilen des durch die Kältemittelrohre 16a strömenden Kältemittels erreicht, und die kühlmittelseitige Behältereinheit 43c eine Funktion zum Sammeln oder Verteilen des durch die Kühlmitterlohre 43a strömenden Kühlmittels erreicht.
Ferner sind in dem Wärmetauscher 70 gemäß dieser Ausführungsform die Kältemittelrohre 16a und die Kühlmittelrohre 43a in der Strömungsrichtung X der Außenluft, die durch die Außenluftdurchgänge 70a strömt, in mehreren Reihen angeordnet, und die Kühlmittelverbindungsräume 162c, welche die jeweiligen in der Strömungsrichtung X der Außenluft angeordneten Kühlmittelrohre 43a miteinander verbinden, sind zwischen dem kältemittelseitigen Befestigungsplattenelement 161 und dem kältemittelseitigen Zwischenplattenelement 162 angeordnet.
Außerdem sind die Kältemittelverbindungsräume 432c, welche die jeweiligen in der Strömungsrichtung X der Außenluft angeordneten Kältemittelrohre 16a miteinander verbinden, zwischen dem kühlmittelseitigen Befestigungsplattenelement 431 und dem kühlmittelseitigen Zwischenplattenelement 432 ausgebildet.
Mit dem vorstehenden Aufbau können die Kühlmittelverbindungsräume 162c als ein Durchgang zum Zirkulieren des Kühlmittels, das aus den Kühlmittelrohren 43a strömt, die an der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c befestigt sind, innerhalb der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c ausgebildet sein, und die Kältemittelverbindungsräume 432c können als ein Durchgang zum Zirkulieren des Kältemittels, das aus den Kältemittelrohren 16a strömt, die an der kühlmittelseitigen Behältereinheit 43c befestigt sind, innerhalb der kältemittelseitigen Behältereinheit 43c ausgebildet sein. Als ein Ergebnis kann selbst in dem Wärmetauscher, in dem die Kältemittelrohre 16a und die Kühlmittelrohre 43a in mehreren Reihen in der Strömungsrichtung X der Außenluft angeordnet sind, verhindert werden, dass der gesamte Außenwärmetauscher vergrößert wird.
Ferner strömt in dem Wärmetauscher 70 gemäß dieser Ausführungsform das Kühlmittel mit 0°C oder höher und einer höheren Temperatur als das Kältemittel in dem Sammelraum 163a und dem Verteilungsraum 163b durch die Kühlmittelverbindungsräume 162c, die innerhalb der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c ausgebildet sind. Mit diesem Aufbau kann während des Entfrostungsbetriebs die Wärmemenge des Kühlmittels auf eine Außenwand der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c (insbesondere das kältemittelseitige Befestigungsplattenelement 161 und das kältemittelseitige Behälterausbildungselement 163) übertragen werden. Als ein Ergebnis kann der Entfrostungsbetrieb der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c gefördert werden.
Ebenso ist das Kühlmittel in den Kühlmittelverbindungsräumen 162c fähig, in Kontakt mit einer Außenwand der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c zu strömen. Als ein Ergebnis kann die Wärmeübertragung von dem Kühlmittel auf die Außenwand der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c verbessert werden, um das Entfrosten der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c weiter zu fördern.
Ebenso sind die Kühlmittelverbindungsräume 162c näher an dem freiliegenden Abschnitt, der nach außerhalb der Kältemittelrohre 16a freiliegt, als der Sammelraum 163a und der Verteilungsraum 163b angeordnet. Als ein Ergebnis kann das Entfrosten der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c wirksam ausgeführt werden.
Ebenso erstrecken sich die Kühlmittelverbindungsräume 162c in der Strömungsrichtung X der Außenluft und sind über dem Sammelraum 163a und dem Verteilungsraum 163b ausgebildet. Als ein Ergebnis können die Kühlmittelverbindungsräume 162c in der Strömungsrichtung X der Außenluft vergrößert sein, und das Kühlmittel strömt entlang der Strömungsrichtung X der Außenluft in den Kühlmittelverbindungsräumen 162c mit dem Ergebnis, dass die Wärmeleitfähigkeit verbessert werden kann.
Auch ist die Breite A1 der Kühlmittelverbindungsdurchgänge 162c in der Strömungsrichtung X der Außenluft größer als die Breite A2 der Kühlmittelrohre 43a festgelegt. Als ein Ergebnis ist es wahrscheinlich, dass die Wärme des Kühlmittels auf eine große Fläche der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c übertragen wird, und das Entfrosten der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c kann weiter gefördert werden.
Auch ist die Breite A1 der Kühlmittelverbindungsräume 162c in der Strömungsrichtung X der Außenluft größer als die jeweiligen Breiten A3 des Sammelraums 163a und des Verteilungsraums 163b festgelegt. Als ein Ergebnis ist es wahrscheinlich, dass die Wärme des Kühlmittels auf die große Fläche der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c übertragen wird, und das Entfrosten der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c kann weiter gefördert werden. Insbesondere, wenn die Kühlmittelverbindungsräume 162c derart angeordnet sind, dass sie näher an den ersten Rohren 16a als der Sammelraum 163a und der Verteilungsraum 163b sind, das heißt, wenn die Kühlmittelverbindungsräume 162c näher an dem freiliegenden Abschnitt der Kältemittelrohre 16a als der Sammelraum 163a und der Verteilungsraum 163b angeordnet sind, kann verhindert werden, dass die kalte Wärme des Kältemittels, das durch den Sammelraum 163a und den Verteilungsraum 163b strömt, auf die Außenwand der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c, die sich auf der Seite der ersten Rohre 16a befindet, übertragen wird.
Ebenso ist die Breite B1 der Kühlmittelverbindungsdurchgänge 162c in der Stapelrichtung der Kältemittelrohre 16a und der Kühlmittelrohre 43a größer als die Breite B2 der Kühlmittelrohre 43a festgelegt. Als ein Ergebnis ist es wahrscheinlich, dass die Wärme des Kühlmittels auf die große Fläche der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c übertragen wird, und das Entfrosten der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c kann weiter gefördert werden.
Da die Kühlmittelrohre 43a, wie in 7 dargestellt, auch verbunden sind, um mit den Kühlmittelverbindungsräumen 162c, die innerhalb der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c ausgebildet sind, in Verbindung zu stehen, braucht der Wärmetauscher 70 zum Beispiel nicht derart aufgebaut sein, dass die Kühlmittelrohre 43a den Sammelraum 163a oder den Verteilungsraum 163b der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c durchqueren. Aus diesem Grund kann die kältemittelseitige Behältereinheit 16c derart aufgebaut werden, dass die Kühlmittelrohre 43a die Kältemittelströmung in der Stapelrichtung der Rohre 16a und 43a innerhalb des Sammelraums 163a und des Verteilungsraums 163b nicht blockieren.
Wie ebenfalls in 7(d) dargestellt, sind die Kühlmittelverbindungsräume 162c, durch die das Kühlmittel strömt, benachbart zu Anschlussabschnitten (Abschnitte S in 7(d)) der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c angeordnet, die mit den Kältemittelrohren 16a verbunden sind, die in der Stapelrichtung der Rohre 16a und 43a benachbart zu den Kühlmittelrohren 43a sind, die mit den Kühlmittelverbindungsräumen 162c verbunden sind. Wie zum Beispiel aus einer Tatsache, dass die Breite B1, wie in 7(d) dargestellt, größer als die Breite B2 ist, festgestellt, sind die Kühlmittelverbindungsräume 162c näher an den Kältemittelrohren 16a als an den Kühlmittelrohren 43a, die in der Stapelrichtung der Rohre 16a und 43a benachbart zueinander sind, angeordnet. In diesem Aufbau wird zum Beispiel während des Entfrostungsbetriebs die kältemittelseitige Behältereinheit 16c durch das Kühlmittel innerhalb der Kühlmittelverbindungsräume 162c, deren Temperatur höher als die des Kältemittels innerhalb des Sammelraums 163a und des Verteilungsraums 163b der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c ist, entfrostet. Da die Wärme von dem Kühlmittel innerhalb der Kühlmittelverbindungsräume 162c, das in der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c enthalten ist, wirksam auf einen Abschnitt der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c, die voraussichtlich einfriert, übertragen wird, kann daher das Entfrosten der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c gefördert werden.
Auch sind die Kältemittelrohre 16a und die Kühlmittelrohre 43a derart angeordnet, dass sie in gegebenen Intervallen abwechselnd aufeinander gestapelt sind, so dass jeweilige flache Oberflächen ihrer Außenoberflächen parallel zueinander sind und einander zugewandt sind. Das heißt, wie in 7(d) dargestellt, sind die Kältemittelrohre 16a und die Kühlmittelrohre 43a voneinander beabstandet. Mit diesem Aufbau sind die Kühlmittelverbindungsräume 162c in der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c unterteilt, so dass sie von den Elementen außer den Kältemittelrohren 16a umgeben sind, und der Wärmetauscher 70 ist derart aufgebaut, dass das Kühlmittel innerhalb der Kühlmittelverbindungsräume 162c aus dem direkten Kontakt mit den Kältemittelrohren 16a kommt. Da die Wärme von dem Kühlmittel daher im Vergleich zu einem Aufbau, in dem das Kühlmittel innerhalb der Kühlmittelräume 162 in direkten Kontakt mit den Kältemittelrohren 16a kommt, kaum von den Kältemittelrohren 16a verbraucht wird, kann die Wärme von dem Kühlmittel wirksam auf den Abschnitt der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c, der voraussichtlich einfriert, übertragen werden.
Wie aus 7(d) zu verstehen, werden in der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c auch die Anordnung der zweiten Verbindungslöcher 162a, die in dem kältemittelseitigen Zwischenplattenelement 162 ausgebildet sind, und die Anordnung der Aussparungen 162b durcheinander ersetzt. Die gleiche Anordnungsersetzung wird auch in dem kühlmittelseitigen Zwischenplattenelement 432 der kühlmittelseitigen Behältereinheit 43c ausgeführt. Mit diesem Aufbau kann das Fluid (Kältemittel, Kühlmittel), das durch die jeweiligen Rohre 16a und 43a strömt, durcheinander ersetzt werden. Das heißt, dass das Kältemittel in den Kältemittelrohren 16a strömt und das Kühlmittel in den Kühlmittelrohren 43b strömt, wird auf der Basis der Anordnung der zweiten Verbindungslöcher 162a in dem kältemittelseitigen Zwischenplattenelement 162 bestimmt. Daher kann, welches der mehreren Rohre 16a und 43a jedes Fluids (Kältemittel, Kühlmittel) zirkulieren lässt, einfach gemäß dem Aufbau des kältemittelseitigen Zwischenplattenelements 162 bestimmt werden.
(Zweite Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform ist das kältemittelseitige Zwischenplattenelement 162 durch Stapeln mehrerer Plattenelemente ausgebildet.
Der detaillierte Aufbau des Wärmetauschers 70 gemäß dieser Ausführungsform wird unter Bezug auf 9 beschrieben. 9(a) ist eine Querschnittansicht des Wärmetauschers 70, die 7(b) der ersten Ausführungsform entspricht. 9(b) ist eine Querschnittansicht des Wärmetauschers 70, die 7(c) der ersten Ausführungsform entspricht. In 9 sind Teile, die zu denen in der ersten Ausführungsform identisch oder äquivalent sind, durch die gleichen Symbole bezeichnet. Das Gleiche wird auf die folgenden Zeichnungen angewendet.
Das kältemittelseitige Zwischenplattenelement 162 ist durch Aufeinanderstapeln von zwei Plattenelementen eines Verbindungsraumausbildungsplattenelements 801 und eines Trennplattenelements 802 ausgebildet. Das Verbindungsraumausbildungsplattenelement 801 ist auf der Seite der Kühlmittelrohre 43a (Oberseite von 9) angeordnet, und das Trennplattenelement 802 ist auf einer entgegengesetzten Seite (Unterseite von 9) der Kühlmittelrohre 43a angeordnet.
Wie in 9(a) dargestellt, sind in Abschnitten des Verbindungsraumausbildungsplattenelements 801 mehrere Durchgangslöcher 801a ausgebildet, die beide Seiten des Verbindungsraumausbildungsplattenelements 801 durchdringen, die den Kühlmittelrohren 43a entsprechen. Die mehreren Durchgangslöcher 801a erstrecken sich in der Strömungsrichtung X der Außenluft und sind durch das Trennplattenelement 802 von einer entgegengesetzten Seite der Kühlmittelrohre 43a geschlossen. Mit diesem Aufbau wirkt jeder Innenraum der Durchgangslöcher 801a als der Kühlmittelverbindungsraum 162c, der die jeweiligen Kühlmittelrohre 43a, die in zwei Reihen in der Strömungsrichtung X der Außenluft miteinander ausgerichtet sind, in Verbindung bringt.
Wie in 9(b) dargestellt, sind in Abschnitten des Verbindungsraumausbildungsplattenelements 801 mehrere Durchgangslöcher 801b, die beide Seiten des Verbindungsraumausbildungsplattenelements 801 durchdringen, ausgebildet, die den Kältemittelrohren 16a entsprechen. Die mehreren Durchgangslöcher 801b überlappen das in dem Trennplattenelement 802 ausgebildete Durchgangsloch 802a.
Wie ebenfalls in 9(c) dargestellt, stehen führende Enden 43a der Kühlmittelrohre 43a in die jeweiligen Kühlmittelverbindungsräume 162c vor, als ein Ergebnis wovon zu den Kühlmittlerohren benachbarte Räume 162d, die in der Stapelrichtung der Rohre 16a und 43a in Kontakt mit den führenden Enden der Kühlmittelrohre 43a kommen, in den jeweiligen Kühlmittelverbindungsräumen 162c ausgebildet werden. Das heißt, die Kühlmittelverbindungsräume 162c umfassen die jeweiligen zu den Kühlmittlerohren benachbarte Räume 162d. Das Kühlmittel innerhalb der zu den Kühlmittlerohren benachbarten Räume 162d kommt in Kontakt mit einer Außenwand der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c zwischen den Kältemittelrohren 16a und den Kühlmittelrohren 43a, die benachbart zueinander sind. Insbesondere kommt das Kühlmittel in Kontakt mit dem kältemittelseitigen Befestigungsplattenelement 161, das einen Teil der Außenwand der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c aufbaut. Mit diesem Aufbau kann die Wärme von dem Kühlmittel innerhalb der Kühlmittelverbindungsräume 162c wirksam auf einen Abschnitt der Außenwand der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c, die voraussichtlich einfriert, zum Beispiel die Außenwand der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c auf einer Seite, die mit den Kältemittelrohren 16c verbunden ist, übertragen werden. Die zu den Kühlmittlerohren benachbarten Räume 162d können zweiten zu einem Rohr benachbarten Räumen gemäß der vorliegenden Offenbarung entsprechen.
Die Kältemittelrohre 16a durchdringen die Durchgangslöcher 801b des Verbindungsraumausbildungsplattenelements 801 und das Durchgangsloch 802a des Trennplattenelements 802. Mit diesem Aufbau stehen die Kältemittelrohre 16a mit dem Raum in Verbindung, der innerhalb des kältemittelseitigen Behälterausbildungselements 163 ausgebildet ist.
Die Kühlmittelverbindungsräume 162c sind in der gleichen Weise wie die in der ersten Ausführungsform ausgebildet. Das heißt, wenigstens ein Teil der Kühlmittelverbindungsräume 162c ist nur durch das Äußere der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c und das kältemittelseitige Befestigungsplattenelement 161 getrennt. Daher kann das Kühlmittel in den Kühlmittelverbindungsräumen 162c in Kontakt mit der Außenwand der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c zirkuliert werden.
Die Kühlmittelverbindungsräume 162c sind näher an den Kältemittelrohren 16a als der Sammelraum 163a und der Verteilungsraum 163b angeordnet. Auch erstrecken sich die Kühlmittelverbindungsräume 162c in der Strömungsrichtung X der Außenluft und sind sowohl über dem Sammelraum 163a als auch dem Verteilungsraum 163b ausgebildet.
In der Strömungsrichtung X der Außenluft ist die Breite A1 der Kühlmittelverbindungsräume 162c größer als die Breite A2 der Kühlmittelrohre 43a festgelegt. Ebenso ist die Breite A1 der Kühlmittelverbindungsräume 162c in der Strömungsrichtung X der Außenluft größer festgelegt als die jeweiligen Breiten A3 des Sammelraums 163a und des Verteilungsraums 163b.
Wie in 9(c) dargestellt, ist die Breite B1 der Kühlmittelverbindungsräume 162c in der Stapelrichtung der Kältemittelrohre 16a und der Kühlmittelrohre 43a größer festgelegt als die Breite B2 der Kühlmittelrohre 43a.
Aus diesem Grund kann auch in dieser Ausführungsform, wie in der ersten Ausführungsform das Entfrosten der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c gefördert werden.
Ferner können gemäß dieser Ausführungsform die Durchgangslöcher 801a und 801 des Verbindungsraumausbildungsplattenelements 801 und das Durchgangsloch 802a des Trennplattenelements 802 durch eine einfache Lochverarbeitung ausgebildet werden. Als ein Ergebnis wird die Herstellung im Vergleich zu einem Fall, in dem wie in der ersten Ausführungsform in dem kältemittelseitigen Zwischenplattenelement 162 die Aussparungen 162b ausgebildet sind, die Herstellung vereinfacht.
(Dritte Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform sind, wie in 10 und 11 dargestellt, Abflussgräben zum Verbessern einer Abflussleistung des von der Fahrzeugaußenwärmeaustauscheinheit 16 geschmolzenen Schmelzwassers in Seitenoberflächen der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c ausgebildet.
10 ist eine Querschnittansicht der Behältereinheit 16c gemäß dieser Ausführungsform. 11(a) ist eine Explosionsansicht der Behältereinheit 16c gemäß dieser Ausführungsform, und 11(b) ist eine Perspektivansicht der Behältereinheit 16c gemäß dieser Ausführungsform.
Wie vorstehend beschrieben, umfasst die kältemittelseitige Behältereinheit 16c das kältemittelseitige Befestigungsplattenelement 161 (Außenwandkomponente), an der sowohl die Kältemittelrohre 16a als auch die Kühlmittelrohre 43a befestigt sind, das kältemittelseitige Zwischenplattenelement 162 (Zwischenplattenelement), das an dem kältemittelseitigen Befestigungsplattenelement 161 befestigt ist, und ein kältemittelseitiges Behälterausbildungselement 163 (Außenwandkomponente).
Das kältemittelseitige Behälterausbildungselement 163 ist an dem kältemittelseitigen Befestigungsplattenelement 161 und dem kältemittelseitigen Zwischenplattenelement 162 befestigt, um dadurch den Sammelraum 163a zum Sammeln des Kältemittels und den Verteilungsraum 163b zum Verteilen des Kältemittels darin zu bilden. Der Sammelraum 163a und der Verteilungsraum 163b können als ein Beispiel für den ersten Behälterraum verwendet werden.
Das kältemittelseitige Zwischenplattenelement 162 ist durch Aufeinanderstapeln von zwei Plattenelementen eines Verbindungsraumausbildungsplattenelements 801 (rohrseitiges Plattenelement) und eines Trennplattenelements 802 ausgebildet. Das Verbindungsraumausbildungsplattenelement 801 ist auf der Seite der Kühlmittelrohre 43a angeordnet, und das Trennplattenelement 802 ist auf einer entgegengesetzten Seite der Kühlmittelrohre 43a angeordnet.
Ferner sind mehrere Vorsprünge 801d, die einen Seitenwandabschnitt 161c des kältemittelseitigen Befestigungsplattenelements 161 berühren, auf einem Seitenoberflächenabschnitt 801c des Verbindungsraumausbildungsplattenelements 801 lokal ausgebildet.
Trennräume 803, die durch das Trennplattenelement 802 von dem Sammelraum 163a und dem Verteilungsraum 163b getrennt sind, sind zwischen Abschnitten des Seitenoberflächenabschnitts 801c des Verbindungsraumausbildungsplattenelements 801, in denen die Vorsprünge 801d nicht ausgebildet sind, und dem Seitenwandabschnitt 161c des kältemittelseitigen Befestigungsplattenelements 161 ausgebildet.
Aussparungen 161d, die in Richtung der Trennräume 803 ausgehöhlt sind, sind in Abschnitten des Seitenwandabschnitts 161c des kältemittelseitigen Befestigungsplattenelements 161 ausgebildet, welche die Vorsprünge 801d des Verbindungsraumausbildungsplattenelements 801 nicht berühren. Insbesondere sind die Aussparungen 161d von dem Seitenwandabschnitt 161c entlang der Strömungsrichtung X der Außenluft gesehen (siehe 10) von einem Endrand 161f des Seitenwandabschnitts 161c in Richtung eines Inneren (eine Richtung eines Pfeils AR1 in 11) des Seitenwandabschnitts 161c auf der Seite der Kältemittelrohre 16a in dem Seitenwandabschnitt 161c ausgebildet. Eine Breitenabmessung der Aussparungen 161d in der Stapelrichtung der Rohre 16a und 43a auf einer Außenoberfläche des Seitenwandabschnitts 161c ist von dem Endrand 161f des Seitenwandabschnitts 161c auf der Seite der Kältemittelrohre 16a in Richtung des Inneren des Seitenwandabschnitts 161c kleiner.
Gemäß dieser Ausführungsform strömt das durch die Fahrzeugaußenwärmeaustauscheinheit 16 entfrostete Schmelzwasser in die Aussparungen 161d auf dem kältemittelseitigen Befestigungsplattenelement 161 und strömt in Richtung einer Unterseite der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c nach unten. Das heißt, die Aussparungen 161d des kältemittelseitigen Befestigungsplattenelements 161 erreichen eine Funktion der Abflussgräben.
Aus diesem Grund kann, selbst wenn die kältemittelseitige Behältereinheit 16c in der Strömungsrichtung X der Außenluft weiter in Richtung der Außenseite (linke Seite und rechte Seite in 10) als die Rohre 16a und 43a vorsteht, die Abflussleistung des von der Fahrzeugaußenwärmeaustauscheinheit 16 entfrosteten Schmelzwassers verbessert werden.
Ebenso sind die Aussparungen 161d des kältemittelseitigen Befestigungsplattenelements 161 in Richtung der Trennräume 803, die durch das Trennplattenelement 802 von dem Sammelraum 163a und dem Verteilungsraum 163b getrennt sind, ausgehöhlt. Als ein Ergebnis können die Abflussgräben in den Seitenoberflächen der Behältereinheit 16c ausgebildet werden, ohne die Abdichtung des Sammelraums 163a und des Verteilungsraums 163b zu beschädigen.
(Vierte Ausführungsform)
In der vorstehenden dritten Ausführungsform wirken die in dem kältemittelseitigen Befestigungsplattenelement 161 ausgebildeten Aussparungen 161 als die Abflussgräben. Andererseits wirken in dieser vierten Ausführungsform, wie in 12 und 13 dargestellt, Kerben 161e, die in dem kältemittelseitigen Befestigungsplattenelement 161 ausgebildet sind, und Einschnitte 801e, die in dem Verbindungsraumausbildungsplattenelement 801 ausgebildet sind, als die Abflussgräben.
Die in Richtung des Inneren des Verbindungsraumausbildungsplattenelements 801 geschnittenen Einschnitte 801e sind in dem Seitenoberflächenabschnitt 801c des Verbindungsraumausbildungsplattenelements 801 ausgebildet.
Die Kerben 161e sind Kerben in Richtung der Trennräume 803 und die Einschnitte 801e sind in Abschnitten des Seitenwandabschnitts 161c des kältemittelseitigen Befestigungsplattenelements 161 ausgebildet, die dem Einschnitt 801e des Verbindungsraumausbildungsplattenelements 801 entsprechen. Insbesondere sind die Kerben 161e von dem Seitenwandabschnitt 161c entlang der Strömungsrichtung X der Außenluft gesehen (siehe 12) von einem Endrand 161f des Seitenwandabschnitts 161c in Richtung eines Inneren (eine Richtung eines Pfeils AR1 in 13) des Seitenwandabschnitts 161c auf der Seite der Kältemittelrohre 16a in dem Seitenwandabschnitt 161c ausgebildet. Eine Breitenabmessung der Kerben 161e in der Stapelrichtung der Rohre 16a und 43a auf der Außenoberfläche des Seitenwandabschnitts 161c ist von dem Endrand 161f des Seitenwandabschnitts 161c auf der Seite der Kältemittelrohre 16a in Richtung des Inneren des Seitenwandabschnitts 161c kleiner.
Gemäß dieser Ausführungsform kann die Abflussleistung des durch die Fahrzeugaußenwärmeaustauscheinheit 16 entfrosteten Schmelzwassers wie in der vorstehenden dritten Ausführungsform verbessert werden.
Ebenso ist der Einschnitt 801e, der den Kerben 161e des kältemittelseitigen Befestigungsplattenelements 161 entspricht, in dem Verbindungsraumausbildungsplattenelement 801 ausgebildet, und in dem Trennplattenelement 802 ist kein Einschnitt ausgebildet. Als ein Ergebnis können die Abflussgräben in den Seitenoberflächen der Behältereinheit 16c ausgebildet werden, ohne die Dichtung des Sammelraums 163a und des Verteilungsraums 163b zu beschädigen.
Die Kerben 161e können durch die gleichen Aussparungen wie die Aussparungen 161d der vorstehenden dritten Ausführungsform ersetzt werden.
Auch können die Vorsprünge 801d des Verbindungsraumausbildungsplattenelements 801 beseitigt werden, so dass die Trennräume 803 nicht ausgebildet werden.
(Fünfte Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform wird ein Bespiel beschrieben, in dem der Aufbau des Wärmetauschers 70 in der ersten Ausführungsform geändert ist. Der detaillierte Aufbau des Wärmetauschers 70 gemäß dieser Ausführungsform wird unter Bezug auf 14 und 15 beschrieben. 14 ist eine äußere Perspektivansicht des Wärmetauschers 70, die 5 der ersten Ausführungsform entspricht. Auch ist 15 eine Explosionsansicht des Wärmetauschers 70, die 6 der ersten Ausführungsform entspricht.
Zuerst sind, wie in 14 und 15 dargestellt, wie in der ersten Ausführungsform die Fahrzeugaußenwärmeaustauscheinheit 16 und die Strahlereinheit 70 jeweils durch eine sogenannte Behälter- und Rohrwärmetauscherstruktur mit den Kältemittelrohren 16a und den Kühlmittelrohren 43a aufgebaut.
Auch in dieser Ausführungsform sind die grundlegenden Aufbauten der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c und der kühlmittelseitigen Behältereinheit 43c identisch zueinander. Zuerst umfasst die kältemittelseitige Behältereinheit 16c gemäß dieser Ausführungsform das kältemittelseitige Befestigungsplattenelement 161 und das kältemittelseitige Zwischenplattenelement 162 ebenso wie ein kältemittelseitiges Sammelbehälterausbildungselement 163c und ein kältemittelseitiges Verteilungsbehälterausbildungselement 163d als das kältemittelseitiges Behälterausbildungselement 163.
Ferner sind das kältemittelseitige Sammelbehälterausbildungselement 163c und das kältemittelseitige Verteilungsbehälterausbildungselement 163d jeweils aus einem rohrförmigen Element gefertigt und haben den Sammelraum 163a und den Verteilungsraum 163b unabhängig voneinander darin ausgebildet.
Ein Ende einer Endseite des kältemittelseitigen Verteilungsbehälterausbildungselements 163d in dessen Längsrichtung ist mit einer Kältemittelzuströmungsöffnung 163e versehen, die zulässt, dass das Kältemittel in den darin ausgebildeten Verteilungsraum 163b strömt, und ein Ende seiner anderen Endseite ist geschlossen. Ebenso ist ein Ende einer Endseite des kältemittelseitigen Sammelbehälterausbildungselements 163c in dessen Längsrichtung mit einer Kältemittelausströmungsöffnung 163f versehen, die zulässt, dass das Kältemittel aus dem darin ausgebildeten Sammelraum 163a ausströmt, und seine andere Endseite ist geschlossen.
Ebenso ist das kältemittelseitige Zwischenplattenelement 162 gemäß dieser Ausführungsform mit den zweiten Verbindungslöchern 162a ausgebildet, die beide Seiten des kältemittelseitigen Zwischenplattenelements 162 durchdringen. Die Kältemittelrohre 16a, die in der Strömungsrichtung X der Außenluft auf der windwärtigen Seite angeordnet sind, stehen durch die zweiten Verbindungslöcher 162a mit dem Sammelraum 163a in Verbindung, und die Kältemittelrohre 16a, die auf der windabgewandten Seite in der Strömungsrichtung X der Außenluft angeordnet sind, stehen mit dem Verteilungsraum 163b in Verbindung.
Ferner sind an Abschnitten, die den Kältemittelrohren 16a und den Kühlmittelrohren 43a entsprechen, die gleichen Aussparungen wie die in der ersten Ausführungsform jeweils in dem kältemittelseitigen Zwischenplattenelement 162 und dem kältemittelseitigen Befestigungsplattenelement 161 ausgebildet.
Detaillierter sind die Aussparungen 162b, die in Abschnitten, die den Kühlmittelrohren 43a entsprechen, ausgebildet sind, und die Aussparungen 162c, die in Abschnitten, die den Kältemittelrohren 16a entsprechen, ausgebildet sind, in dem kältemittelseitigen Zwischenplattenelement 162 bereitgestellt. Die Aussparungen 161b, die in Abschnitten, die den Kühlmittelrohren 43a entsprechen, ausgebildet sind, und die Aussparungen 161a, die in Abschnitten, die den Kältemittelrohren 16a entsprechen, ausgebildet sind, sind in dem kältemittelseitigen Befestigungsplattenelement 161 bereitgestellt.
Daher sind das kältemittelseitige Zwischenplattenelement 162 und das kältemittelseitige Befestigungsplattenelement 161 derart befestigt, dass Räume zwischen den jeweiligen Aussparungen 162c und 161a, die in den Abschnitten, die den Kältemittelrohren 16a entsprechen, ausgebildet sind, und Räume, die zwischen den jeweiligen Aussparungen 162b und 161b, die in den Abschnitten, die den Kühlmittelrohren 43a entsprechen, ausgebildet sind, ausgebildet werden.
Ferner erstrecken sich die Aussparungen 162b und 161b, die in den Abschnitten, die den Kühlmittelrohren 43a entsprechen, ausgebildet sind, zu einem Bereich, der mit beiden Kühlmittelrohren 43a, die in der Strömungsrichtung X der Außenluft in zwei Reihen ausgerichtet sind, in Verbindung steht. Mit diesem Aufbau wirken die Räume, die zwischen den jeweiligen Aussparungen 162b und 161b ausgebildet sind, die in den Abschnitten ausgebildet sind, die den Kühlmittelrohren 43a entsprechen, als die Kühlmittelverbindungsräume, welche die jeweiligen Kühlmittelrohre 43a, die in der Strömungsrichtung X der Außenluft in zwei Reihen ausgerichtet sind, miteinander in Verbindung bringen.
Andererseits umfasst die kühlmittelseitige Behältereinheit 43c das kühlmittelseitige Befestigungsplattenelement 431 und das kühlmittelseitige Zwischenplattenelement 432 mit dem gleichen Aufbau wie dem der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c. Die kühlmittelseitige Behältereinheit 43c umfasst auch ein kühlmittelseitiges Sammelbehälterausbildungselement 433c und ein kühlmittelseitiges Verteilungsbehälterausbildungselement 433d als ein kühlmittelseitiges Behälterausbildungselement 433.
Ein Ende einer Endseite des kühlmittelseitigen Verteilungsbehälterausbildungselements 433d in dessen Längsrichtung ist mit einer Kühlmittelzuströmungsöffnung 433e versehen, die zulässt, dass das Kühlmittel in den darin ausgebildeten Verteilungsraum 433b strömt, und ein Ende seiner anderen Endseite ist geschlossen. Ebenso ist ein Ende einer Endseite des kühlmittelseitigen Sammelbehälterausbildungselements 433c in dessen Längsrichtung mit einer Kühlmittelausströmungsöffnung 433f versehen, die zulässt, dass das Kühlmittel aus dem darin ausgebildeten Sammelraum 433a ausströmt, und seine andere Endseite ist geschlossen.
Ferner ist das kühlmittelseitige Zwischenplattenelement 432 gemäß dieser Ausführungsform mit den ersten Verbindungslöchern 432a ausgebildet, die beide Seiten des kühlmittelseitigen Zwischenplattenelements 432 durchdringen. Die Kühlmittelrohre 43a, die in der Strömungsrichtung X der Außenluft auf der windwärtigen Seite angeordnet sind, stehen durch die ersten Verbindungslöcher 432a mit dem Verteilungsraum 433b in Verbindung, und die Kühlmittelrohre 43a, die auf der windabgewandten Seite in der Strömungsrichtung X der Außenluft angeordnet sind, stehen mit dem Sammelraum 433a in Verbindung.
Ebenso sind zwischen dem kühlmittelseitigen Befestigungsplattenelement 431 und dem kühlmittelseitigen Zwischenplattenelement 432 Räume zwischen den jeweiligen Aussparungen 432c und 431a, die in den Abschnitten ausgebildet sind, die den Kühlmittelrohren 43a entsprechen, ausgebildet, und Räume sind zwischen den jeweiligen Aussparungen 432b und 431b, die in den Abschnitten ausgebildet sind, die den Kältemittelrohren 16a entsprechen, ausgebildet.
Mit dem vorstehenden Aufbau, vollkommen wie 8 der ersten Ausführungsform, können in dem Wärmetauscher 70 gemäß dieser Ausführungsform das Kältemittel und das Kühlmittel darin strömen. Die anderen Aufbauten und Betriebe des Wärmepumpenkreislaufs 10 (Fahrzeugklimaanlage 1) sind vollkommen identisch mit denen in der ersten Ausführungsform. Wenn daher die Fahrzeugklimaanlage 1 gemäß dieser Ausführungsform betätigt wird, können die gleichen Vorteile wie die in der ersten Ausführungsform erhalten werden.
Ferner werden in dem Wärmetauscher 70 gemäß dieser Ausführungsform das kältemittelseitige Sammelbehälterausbildungselement 163c und das kältemittelseitige Verteilungsbehälterausbildungselement 163d, die jeweils aus einem rohrförmigen Element ausgebildet sind, als das kältemittelseitige Behälterausbildungselement 163 verwendet. Das kühlmittelseitige Sammelbehälterausbildungselement 433c und das kühlmittelseitige Verteilungsbehälterausbildungselement 433d, die jeweils aus einem rohrförmigen Element ausgebildet sind, werden als das kühlmittelseitige Behälterausbildungselement 433 verwendet. Mit dem vorstehenden Aufbau können das kältemittelseitige Behälterausbildungselement 163 und das kühlmittelseitige Behälterausbildungselement 433 leicht zu niedrigen Kosten ausgebildet werden.
Ferner ist der Wärmetauscher 70 gemäß dieser Ausführungsform derart aufgebaut, dass die mit den jeweiligen Rohren 16a und 43a in Verbindung stehenden Räume zwischen dem kältemittelseitigen Befestigungsplattenelement 161 und dem kältemittelseitigen Zwischenplattenelement 162 ausgebildet werden, und dass die mit den jeweiligen Rohren 16a und 43a in Verbindung stehenden Räume zwischen dem kühlmittelseitigen Befestigungsplattenelement 431 und dem kühlmittelseitigen Zwischenplattenelement 432 ausgebildet werden.
Mit dem vorstehenden Aufbau besteht keine Notwendigkeit, den Aufbau, in dem die Kältemittelrohre 16a weiter in Richtung der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c als die Kühlmittelrohre 43a vorstehen, und den Aufbau, in dem die Kühlmittelrohre 43a weiter in Richtung der Seite der kühlmittelseitigen Behältereinheit 43c als die Kältemittelrohre 43a vorstehen, zu verwenden. Daher ist die Arbeit zum Positionieren der jeweiligen Rohre 16a und 43a zu den jeweiligen Behältereinheiten 16c und 43c leicht, und die jeweiligen Rohre 16a und 43a können (insbesondere an den jeweiligen kältemittelseitigen Befestigungsplattenelementen 161 und 431) leicht befestigt werden.
(Sechste Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform wird ein Beispiel beschrieben, in dem der Aufbau des Wärmetauschers 70 in der ersten Ausführungsform geändert ist. Der detaillierte Aufbau des Wärmetauschers 70 gemäß dieser Ausführungsform wird unter Bezug auf 16 beschrieben. 16(a) ist eine Explosionsansicht des Wärmetauschers 70 gemäß dieser Ausführungsform, die einem Abschnitt B in 6 der ersten Ausführungsform entspricht. Ebenso ist 16(b) eine perspektivische Teilquerschnittansicht, die 16(a) entspricht. Ferner ist 16(c) eine entlang einer Linie E-E in 16(b) genommene Querschnittansicht. 16(d) ist eine entlang einer Linie F-F in 16(b) genommene Querschnittansicht.
Insbesondere sind in dem Wärmetauscher 70 gemäß dieser Ausführungsform die Aufbauten des kältemittelseitigen Befestigungsplattenelements 161 und des kältemittelseitigen Zwischenplattenelements 162 in der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c ebenso wie des kühlmittelseitigen Befestigungsplattenelements 431 und des kühlmittelseitigen Zwischenplattenelements 432 in der kühlmittelseitigen Behältereinheit 43c in der ersten Ausführungsform geändert.
Da die grundlegenden Aufbauten der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c und der kühlmittelseitigen Behältereinheit 43c wie in der ersten Ausführungsform identisch zueinander sind, wird die folgende Beschreibung für die kühlmittelseitige Behältereinheit 43c gegeben.
Zuerst wird, wie in 16(a) gezeigt, das kühlmittelseitige Befestigungsplattenelement 431 gemäß dieser Ausführungsform mit Aussparungen 431a ausgebildet, die in Richtung des kühlmittelseitigen Behälterausbildungselements 433 ausgehöhlt sind. Die Kältemittelrohre 16a sind an Abschnitten des kühlmittelseitigen Befestigungsplattenelements 431 befestigt, an denen die Kühlmittelrohre 43a an den Aussparungen 431a befestigt sind, und die Aussparungen 431a nicht ausgebildet sind.
Daher stehen die Kühlmittelrohre 43a wie in der ersten Ausführungsform auf einem Ende der Seite der kühlmittelseitigen Behältereinheit 43c weiter in Richtung der kühlmittelseitigen Behältereinheit 43c vor als die Kältemittelrohre 16a. Das heißt, ein Ende der Kältemittelrohre 16a auf der Seite der kühlmittelseitigen Behältereinheit 43c und ein Ende der Kühlmittelrohre 43a auf der Seite der kühlmittelseitigen Behältereinheit 43c sind ungleichmäßig angeordnet.
Ebenso ist das kühlmittelseitige Zwischenplattenelement 432 mit den Aussparungen 432b ausgebildet, die im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform in Richtung einer entgegengesetzten Seite des kühlmittelseitigen Behälterausbildungselements 433 ausgehöhlt sind. Die Aussparungen 432b sind an Positionen ausgebildet, die den Aussparungen 431a des kühlmittelseitigen Befestigungsplattenelements 431 entsprechen, und die ersten Verbindungslöcher 432a, welche die Kühlmittelrohre 43a durchdringen, sind in den Aussparungen 432b ausgebildet.
Wenn das kühlmittelseitige Befestigungsplattenelement 431 und das kühlmittelseitige Zwischenplattenelement 432, wie in 16(b) dargestellt, befestigt sind, berühren aus diesem Grund die Aussparungen 431a des kühlmittelseitigen Befestigungsplattenelements 431 die Aussparungen 432b des kühlmittelseitigen Zwischenplattenelements 432.
Wie in 16(c) dargestellt, durchdringen die Kühlmittelrohre 43a die ersten Verbindungslöcher 432a und stehen mit dem Sammelraum 433a oder dem Verteilungsraum 433b, die innerhalb des kühlmittelseitigen Behälterausbildungselements 433 ausgebildet sind, in Verbindung.
Andererseits ist, wie in 16(d) dargestellt, ein Kältemittelverbindungsraum, der die jeweiligen Kältemittelrohre 16a, die in der Strömungsrichtung X der Außenluft in zwei Reihen miteinander ausgerichtet sind, miteinander in Verbindung bringt, in einem Abschnitt ausgebildet, in dem die Aussparungen 431a des kühlmittelseitigen Befestigungsplattenelements 431 die Aussparungen 432b des kühlmittelseitigen Zwischenplattenelements 432 nicht berühren.
Die anderen Aufbauten des Wärmetauschers 70 sind identisch mit denen in der ersten Ausführungsform. Daher können in dem Wärmetauscher 70 gemäß dieser Ausführungsform wie in 8 der ersten Ausführungsform das Kältemittel und das Kühlmittel darin strömen. Als ein Ergebnis können, selbst wenn die Fahrzeugklimaanlage 1 gemäß dieser Ausführungsform betrieben wird, die gleichen Vorteile wie die in der ersten Ausführungsform erhalten werden.
Da in dem kühlmittelseitigen Behälter 43c des Wärmetauschers 70 gemäß dieser Ausführungsform ferner die Aussparungen 431a und 432b sowohl in dem kühlmittelseitigen Befestigungsplattenelement 431 als auch dem kühlmittelseitigen Zwischenplattenelement 432 ausgebildet sind, können die Kühlmittelrohre 43a leicht mit dem Raum in Verbindung gebracht werden, der innerhalb des kühlmittelseitigen Behälterausbildungselements 433 ausgebildet ist, und der Kältemittelverbindungraum kann leicht ausgebildet werden.
Da ferner in dem Wärmetauscher 70 gemäß dieser Ausführungsform die Aussparungen 432b des kühlmittelseitigen Zwischenplattenelements 432 in Richtung einer entgegengesetzten Seite des kühlmittelseitigen Behälterausbildungselements 433 ausgespart sind, können der mittlere Abschnitt 433c des kühlmittelseitigen Behälterausbildungselements 433, der den Sammelraum 433a und den Verteilungsraum 433b unterteilt, zu einer flachen Form ausgebildet werden.
Als ein Ergebnis wird ein Zusammenfügungsfehler, wenn der mittlere Abschnitt 433c des kühlmittelseitigen Behälterausbildungselements 433 und das kühlmittelseitige Zwischenplattenelement 432 aneinander hartgelötet werden, unterdrückt, und ein Abdichtungsfehler zwischen dem Sammelraum 433a und dem Verteilungsraum 433b kann unterdrückt werden.
Wenn ferner die Aussparungen 431a und 432b wie in dieser Ausführungsform in beiden Plattenelementen 431 und 432 ausgebildet sind, wird die Aussparungsrichtung oder die Aussparungsgröße beider Aussparungen 431a und 432b eingestellt. Als ein Ergebnis stehen die Enden der Kühlmittelrohre 43a auf der Seite des kühlmittelseitigen Behälters 43c nicht weiter vor als die Enden der Kältemittelrohre 16a auf der kühlmittelseitigen Behältereinheit 43c, und die Positionen dieser Enden werden ausgerichtet.
In der vorstehenden Beschreibung ist die detaillierte Beschreibung der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c weggelassen. Jedoch sind in dieser Ausführungsform die gleichen Aussparungen wie die auf der Seite der kühlmittelseitigen Behältereinheit 43c sowohl in dem kältemittelseitigen Befestigungsplattenelement 161 als auch dem kältemittelseitigen Zwischenplattenelement 162 der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c ausgebildet.
(Siebte Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform wird ein Beispiel beschrieben, in dem der Aufbau des Wärmetauschers 70 in der fünften Ausführungsform geändert ist. Der detaillierte Aufbau des Wärmetauschers 70 gemäß dieser Ausführungsform wird unter Bezug auf 17 beschrieben. 17(a) ist eine perspektivische Explosionsansicht des Wärmetauschers 70 gemäß dieser Ausführungsform, die einen vergrößerten Abschnitt, der einem Abschnitt B in 6 entspricht, darstellt. Ebenso ist 17(b) eine perspektivische Teilquerschnittansicht, die 17(a) entspricht. Ferner ist 17(c) eine entlang einer Linie G-G in 17(b) genommene Querschnittansicht und 17(d) ist eine entlang einer Linie H-H in 17(b) genommene Querschnittansicht.
Da die grundlegenden Aufbauten der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c und der kühlmittelseitigen Behältereinheit 43c wie in der dritten Ausführungsform identisch zueinander sind, wird die folgende Beschreibung einer kühlmittelseitigen Behältereinheit 43c gegeben, und die detaillierte Beschreibung der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c wird weggelassen.
Detaillierter werden in der zweiten Ausführungsform das kühlmittelseitige Sammelbehälterausbildungselement 433c und das kühlmittelseitige Verteilungsbehälterausbildungselement 433d, die jeweils aus einem rohrförmigen Element ausgebildet sind, als das kühlmittelseitige Behälterausbildungselement 433 verwendet. In dieser Ausführungsform werden, wie in 17(a) und 17(b) dargestellt, ein oberes Behälterausbildungselement 433g und ein unteres Ausbildungselement 433h, die jeweils durch Pressen einer Metallplatte ausgebildet sind, verwendet.
Das obere Behälterausbildungselement 433g und das untere Ausbildungselement 433h sind in ihrer Längsrichtung gesehen jeweils zu einer Zwei-Bergeform (W-Form) ausgebildet und aneinander gefügt, so dass sie zu mit süßer Bohnenpaste gefüllten Waffeln verbunden werden, um dadurch den Sammelraum 433a des Kühlmittels und den Verteilungsraum 433b des Kühlmittels zu bilden.
Wie ebenso in 17(c) dargestellt, sind Verbindungslöcher, die mit den ersten Verbindungslöchern 432a in Verbindung stehen, die in den Aussparungen 432c des kühlmittelseitigen Zwischenplattenelements 432 ausgebildet sind, in dem unteren Ausbildungselement 433h ausgebildet, und die Kühlmittelrohre 43a stehen durch diese Verbindungslöcher mit dem Sammelraum 433a und dem Verteilungsraum 433b in Verbindung.
Wie in 17(d) dargestellt, sind ferner Verbindungsräume zwischen den Aussparungen 432b des kühlmittelseitigen Zwischenplattenelements 432 und den Aussparungen 431b des kühlmittelseitigen Befestigungsplattenelements 431 ausgebildet, die Abschnitte sind, die den Kältemittelrohren 16a entsprechen. Daher können in dem Wärmetauscher 70 gemäß dieser Ausführungsform wie in 8 der ersten Ausführungsform ebenso das Kältemittel und das Kühlmittel darin strömen, und die gleichen Vorteile wie die in der fünften Ausführungsform können erhalten werden.
In dieser Ausführungsform wird ein Beispiel beschrieben, in dem das kühlmittelseitige Behälterausbildungselement 433 (kühlmittelseitige Behältereinheit 43c) aus zwei durch Pressformen ausgebildeten Elementen 433h und 433g ausgebildet ist. Alternativ kann das kühlmittelseitige Behälterausbildungselement 433 (kühlmittelseitige Behältereinheit 43c) gemäß dieser Ausführungsform durch Extrusionsverarbeitung oder ein Ziehverfahren leicht zu niedrigen Kosten ausgebildet werden.
(Achte Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform wird ein Beispiel beschrieben, in dem der Aufbau des Wärmetauschers 70 in der ersten Ausführungsform geändert ist. Der detaillierte Aufbau des Wärmetauschers 70 gemäß dieser Ausführungsform wird unter Bezug auf 18 bis 24 beschrieben. 18 ist eine äußere Perspektivansicht des Wärmetauschers 70 gemäß der achten Ausführungsform, und 19 ist eine perspektivische Explosionsansicht des Wärmetauschers 70.
20 ist eine schematische Perspektivansicht, die eine Kältemittelströmung und Kühlmittelströmung in dem Wärmetauscher 20 darstellt. Bezug nehmend auf 20 ist eine Kältemittelströmung in dem Wärmepumpenkreislauf 10 als durchgezogene Linien angezeigt, und eine Kühlmittelströmung in dem Kühlmittelzirkulationskreis 40 ist durch gestrichelte Pfeile angezeigt.
21(a) und 22(a) sind entlang einer Linie I-I in 20 genommene Querschnittansichten, 21(b) und 22(b) sind entlang einer Linie J-J in 20 genommene Querschnittansichten, 21(c) und 22(c) sind entlang einer Linie K-K in 20 genommene Querschnittansichten, und 21(d) und 22(d) sind entlang einer Linie L-L in 20 genommene Querschnittansichten. Gestrichelte Pfeile in 21 zeigen die Kältemittelströmung an, und gestrichelte Pfeile in 22 zeigen die Kühlmittelströmung an Ebenso ist 23 eine entlang einer Linie M-M in 21 genommene Querschnittansicht, und 24 ist eine entlang einer Linie N-N in 21 genommene Querschnittansicht.
Erstens umfasst der kombinierte Wärmetauscher 70, wie in 19 und 20 dargestellt, die strömungsaufwärtige Wärmeaustauscheinheit 71, in der die Kältemittelrohre 16a und die Kühlmittelrohre 43a abwechselnd aufeinander gestapelt sind. Die strömungsauwärtige Wärmeaustauscheinheit 71 führt den Wärmeaustausch zwischen dem durch die Kältemittelrohre 16a strömenden Kältemittel und Luft (von dem Luftblasventilator 17 geblasene Außenluft) als dem dritten Fluid, das auf Umfängen der Kältemittelrohre 16a strömt, durch. Die strömungsaufwärtige Wärmeaustauscheinheit 71 führt auch den Wärmeaustausch zwischen dem durch die Kühlmittelrohre 43a strömenden Kühlmittel und der Luft (von dem Luftblasventilator 17 geblasene Außenluft), die auf Umfängen der Kühlmittelrohre 43a strömt, durch.
Die strömungsabwärtige Wärmeaustauscheinheit 72, die derart aufgebaut ist, dass die Kältemittelrohre 16a aufeinander gestapelt sind, ist in der Strömungsrichtung X der Außenluft strömungsabwärtig von der strömungsaufwärtigen Wärmeaustauscheinheit 71 angeordnet. Die strömungsabwärtige Wärmeaustauscheinheit 72 führt den Wärmeaustausch zwischen dem durch die Kältemittelrohre 16a strömenden Kältemittel und der Luft (von dem Luftblasventilator 17 geblasene Außenluft), die auf Umfängen der Kältemittelrohre 16a strömt, durch.
Die Kältemittelrohre 16a, welche die strömungsauwärtige Wärmeaustauscheinheit 71 aufbauen, sind zwischen den jeweiligen Kühlmittelrohren 43a angeordnet, und die Kühlmittelrohre 43a sind zwischen den jeweiligen Kältemittelrohren 16a angeordnet. Ebenso sind die Kältemittelrohre 16a, welche die strömungsabwärtige Wärmeaustauscheinheit 72 aufbauen, und die Kältemittelrohre 16a oder die Kühlmittelrohre 43a, welche die strömungsaufwärtige Wärmeaustauscheinheit 71 aufbauen, derart angeordnet, dass sie einander in der Strömungsrichtung der von dem Luftblasventilator 17 geblasenen Außenluft überlappen.
Da in diesem Beispiel in der strömungsaufwärtigen Wärmeaustauscheinheit 71 die Kältemittelrohre 16a und die Kühlmittelrohre 43a Eins-zu-Eins angeordnet sind, ist die Gesamtanzahl der Kältemittelrohre 16a die gleiche wie die Gesamtanzahl der Kühlmittelrohre 43a. Aus diesem Grund ist ein Anteil der Anzahl (hier nachstehend als „strömungsaufwärtiger Anzahlanteil” bezeichnet) der Kältemittelrohre 16a zu der Gesamtanzahl von Kältemittelrohren 16a und Kühlmittelrohren 43a, welche die strömungsaufwärtige Wärmeaustauscheinheit 71 aufbauen, 0,5.
Andererseits ist die strömungsabwärtige Wärmeaustauscheinheit 72 nur durch die Kältemittelrohre 16a aufgebaut. Aus diesem Grund ist ein Anteil der Anzahl (hier nachstehend als „strömungsabwärtiger Anzahlanteil” bezeichnet) der Kältemittelrohre 16a zu der Gesamtanzahl von Kältemittelrohren 16a und Kühlmittelrohren 43a, welche die strömungsabwärtige Wärmeaustauscheinheit 72 aufbauen, 1.
Daher ist in dem kombinierten Wärmetauscher 70 gemäß dieser Ausführungsform in den Kältemittelrohren 16a der strömungsaufwärtige Anzahlanteil kleiner als der strömungsabwärtige Anzahlanteil.
In dem Wärmetauscher 70 bilden die Räume, die zwischen den Kältemittelrohren 16a und den Kühlmittelrohren 43a, welche die strömungsaufwärtige Wärmeaustauscheinheit 71 aufbauen, ausgebildet sind, und die Räume, die zwischen den benachbarten Kältemittelrohren 16a, welche die strömungsabwärtige Wärmeaustauscheinheit 72 aufbauen, ausgebildet sind, die Außenluftdurchgänge 70a (dritter Fluiddurchgang), durch welche die von dem Luftblasventilator 17 geblasene Luft strömt.
Die Außenrippen 50 sind zwischen den Außenluftdurchgängen 70a angeordnet und fördern den Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und der Außenluft und den Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel und der Außenluft und ermöglichen die Wärmeübertragung zwischen dem durch die Kältemittelrohre 16a strömenden Kältemittel und dem durch die Kühlmittelrohre 43a strömenden Kühlmittel, welche die strömungsaufwärtige Wärmeaustauscheinheit 71 aufbauen, und die Wärmeübertragung zwischen den jeweiligen Kältemitteln, die durch die benachbarten Kältemittelrohre 16a strömen, welche die strömungsabwärtige Wärmeaustauscheinheit 72 aufbauen.
Anschließend werden die strömungsaufwärtige Behältereinheit 73 und die strömungsabwärtige Behältereinheit 74 beschrieben. Der Stapelwärmetauscher 70 umfasst die strömungsaufwärtige Behältereinheit 73, die sich in der Stapelrichtung der Kältemittelrohre 16a erstreckt, und die Kühlmittelrohre 43a, welche die strömungsaufwärtige Wärmeaustauscheinheit 71 aufbauen, und die strömungsabwärtige Behältereinheit 74, die sich in der Stapelrichtung der Kältemittelrohre 16a erstreckt, welche die strömungsabwärtige Wärmeaustauscheinheit 72 aufbauen.
Die strömungsaufwärtige Behältereinheit 73 ist mit einem strömungsaufwärtigen Kühlmittelraum 731 (zweiter Behälterraum) ausgebildet, der das Kühlmittel, das durch die Kühlmittelrohre 43a, welche die strömungsaufwärtige Wärmeaustauscheinheit 71 aufbauen, strömt, sammelt oder verteilt. Ebenso ist die strömungsabwärtige Behältereinheit 74 mit einem strömungsabwärtigen Kältemittelraum 741 (erster Behälterraum) ausgebildet, der die Kältemittelrohre 16a, welche die strömungsabwärtige Wärmeaustauscheinheit 72 aufbauen, sammelt oder verteilt.
Die strömungsaufwärtige Behältereinheit 73 und die strömungsabwärtige Behältereinheit 74 sind integral miteinander ausgebildet. Hier nachstehend werden die integrierte strömungsaufwärtige Behältereinheit 73 und die strömungsabwärtige Behältereinheit 74 als „Sammelbehälter 75” bezeichnet.
Der Sammelbehälter 75 (Behälterabschnitt) umfasst die Sammlerplatte 751, an der sowohl die Kältemittelrohre 16a als auch die Kühlmittelrohre 43a, die in der Strömungsrichtung der Außenluft jeweils in zwei Reihen angeordnet sind, befestigt sind, das Zwischenplattenelement 752, das an der Sammlerplatte 751 befestigt ist, und das Behälterausbildungselement 753.
Das Behälterausbildungselement 753 ist an der Sammlerplatte 751 und dem Zwischenplattenelement 752 befestigt, um dadurch den vorstehend erwähnten strömungsauwärtigen Kühlmittelraum 731 und den strömungsabwärtigen Kältemittelraum 741 darin auszubilden. Insbesondere ist das Behälterausbildungselement 753 in seiner Längsrichtung gesehen in einer Zwei-Bergeform (W-Form) ausgebildet, indem ein Plattenmetall einem Pressen unterzogen wird.
Ein Zwei-Berge-Mittelabschnitt 753c des Behälterausbildungselements 753 ist mit dem Zwischenplattenelement 752 verbunden, um den strömungsaufwärtigen Kühlmittelraum 731 und den strömungsabwärtigen Kältemittelraum 741 zu unterteilen.
Wie in 23 und 24 dargestellt, sind in dem Zwischenplattenelement 752 mehrere Aussparungen 752a, die mehrere Verbindungsäume 76 bilden, die mit den Kältemittelrohren 16a zwischen dem Zwischenplattenelement 752 und der Sammlerplatte 751 in Verbindung stehen, ausgebildet, indem das Zwischenplattenelement 752 an der Sammlerplatte 751 befestigt ist.
Erste Durchgangslöcher 752b, die beide Seiten der Aussparungen 752a durchdringen, sind in der strömungsabwärtigen Seite der Aussparungen 752a in der Strömungsrichtung der Außenluft, das heißt, Abschnitten der strömungsabwärtigen Behältereinheit 74, die dem strömungsabwärtigen Kältemittelraum 741 entspricht, ausgebildet. Mit diesem Aufbau stehen der Verbindungsraum 76 und der strömungsabwärtige Kältemittelraum 741 der strömungsabwärtigen Behältereinheit 74 miteinander in Verbindung.
Aus diesem Grund strömt das Kältemittel, das aus den Kältemittelrohren 16a, welche die strömungsaufwärtige Wärmeaustauscheinheit 71 aufbauen, in den Verbindungsraum 76 strömt, von den ersten Durchgangslöchern 752b (Verbindungslöcher) in den strömungsabwärtigen Kältemittelraum 741. Daher wirkt der Verbindungsraum 76 als ein Verbindungsweg, der die Kältemittelrohre 16a, welche die strömungsaufwärtige Wärmeaustauscheinheit 71 aufbauen, mit dem strömungsabwärtigen Kältemittelraum 741 der strömungsabwärtigen Behältereinheit 74 verbindet.
Der Verbindungsraum 76 erstreckt sich in eine Richtung, welche die jeweiligen Enden der Kältemittelrohre 16a verbindet, die derart angeordnet sind, dass sie einander in der Strömungsrichtung der Außenluft in den Kältemittelrohren 16a, welche die strömungsaufwärtige Wärmeaustauscheinheit 71 aufbauen, und den Kältemittelrohren 16a, welche die strömungsabwärtige Wärmeaustauscheinheit 72 aufbauen, überlappen. Insbesondere erstreckt sich der Verbindungsraum 76 in der Strömungsrichtung der Außenluft an den Enden der Kältemittelrohre 16a, welche den strömungsauwärtigen Wärmeaustauscheinheit 71 aufbauen, und den Kältemittelrohren 16a, welche den strömungsabwärtigen Wärmeaustauscheinheit 72 aufbauen.
Zweite Durchgangslöcher 752c, die beide Seiten des Zwischenplattenelements 752 durchdringen, sind in Abschnitten des Zwischenplattenelements 752, das den Kühlmittelrohren 43a, welche die strömungsaufwärtige Wärmeaustauscheinheit 71 aufbauen, entspricht, ausgebildet. Die Kühlmittelrohre 43a, welche die strömungsaufwärtige Wärmeaustauscheinheit 71 aufbauen, durchdringen die zweiten Durchgangslöcher 752c. Mit diesem Aufbau stehen die Kühlmittelrohre 43a, welche die strömungsaufwärtige Wärmeaustauscheinheit 71 aufbauen, mit dem strömungsaufwärtigen Kühlmittelraum 731, der innerhalb des Behälterausbildungselements 753 ausgebildet ist, in Verbindung.
Wie in 19 dargestellt, stehen in dem Ende der strömungsaufwärtigen Wärmeaustauscheinheit 71 auf der Seite des Sammelbehälters 75 die Kühlmittelrohre 43a weiter in Richtung der Seite des Sammelbehälters 75 vor als die Kältemittelrohre 16a. Das heißt, die Enden der Kältemittelrohre 16a auf der Seite des Sammelbehälters 75 und die Enden der Kühlmittelrohre 43a auf der Seite des Sammelbehälters 75 sind ungleichmäßig angeordnet.
Andererseits sind dritte Durchgangslöcher 753d (Verbindungslöcher), die beide Seiten des Zwischenplattenelements 752 durchdringen, in Abschnitten in dem Zwischenplattenelement 752 ausgebildet, die den Kältemittelrohren 16a in den Kältemittelrohren 16a, welche die strömungsabwärtige Wärmeaustauscheinheit 72 aufbauen, entsprechen, die nicht mit dem Verbindungsraum 76 in Verbindung stehen. Die Kältemittelrohre 16a in den Kältemittelrohren 16a, welche die strömungsabwärtige Wärmeaustauscheinheit 72 aufbauen, die nicht mit dem Verbindungsraum 76 in Verbindung stehen, durchdringen die dritten Durchgangslöcher 752d. Mit dem vorstehenden Aufbau stehen die Kältemittelrohre 16a, die nicht mit dem Verbindungsraum 76 in Verbindung stehen, in den Kältemittelrohren 16a, welche die strömungsabwärtige Wärmeaustauscheinheit 72 aufbauen, mit dem strömungsabwärtigen Kältemittelraum 741 in Verbindung, der innerhalb des Behälterausbildungselements 753 ausgebildet ist.
Wie ferner in 19 dargestellt, stehen in dem Ende der strömungsabwärtigen Wärmeaustauscheinheit 72 auf der Seite des Sammelbehälters 75 die Kältemittelrohre 16a, die nicht mit dem Verbindungsraum 76 in Verbindung stehen, weiter in Richtung der Seite des Sammelbehälters 75 vor als die Kältemittelrohre 16a, die mit dem Verbindungsraum 76 in Verbindung stehen. Das heißt, die jeweiligen Enden der benachbarten Kältemittelrohre 16a sind ungleichmäßig angeordnet.
Im Übrigen ist der Mittelabschnitt 753c des Behälterausbildungselements 753 zu einer Form ausgebildet, die zu den in dem Zwischenplattenelement 752 ausgebildeten Aussparungen 752a passt. Der strömungsaufwärtige Kühlmittelraum 731 und der strömungsabwärtige Kältemittelraum 741 sind derart unterteilt, dass das innere Kühlmittel oder Kältemittel nicht aus einem Zusammenfügungsabschnitt der Sammlerplatte 751 und des Zwischenplattenelements 752 leckt.
Wie in 18 dargestellt, ist die Kühlmittelzuströmungsleitung 434, die zulässt, dass das Kühlmittel in den strömungsaufwärtigen Kühlmittelraum 731 strömt, ebenfalls mit einem Ende (linke Seite in einer Papierebene der Zeichnung) der strömungsaufwärtigen Behältereinheit 73 in deren Längsrichtung verbunden, das auf einer Endseite (Oberseite in der Papierebene der Zeichnung) der Kühlmittelrohre 43a in deren Längsrichtung angeordnet ist. Die Kühlmittelausströmungsleitung 435, die zulässt, dass das Kühlmittel aus dem strömungsaufwärtigen Kühlmittelraum 731 strömt, ist mit dem anderen Ende (rechte Seite in der Papierebene der Zeichnung) der strömungsaufwärtigen Behältereinheit 73 in deren Längsrichtung verbunden, das auf einer Endseite der Kühlmittelrohre 43a in deren Längsrichtung angeordnet ist. Beide Endseiten der strömungsaufwärtigen Behältereinheit 73 in deren Längsrichtung, die auf der anderen Endseite (Unterseite der Papierebene der Zeichnung) der Kühlmittelrohre 43a in deren Längsrichtung angeordnet sind, sind jeweils durch ein Verschlusselement geschlossen.
Ebenso ist die Kältemittelausströmungsleitung 165, die zulässt, dass das Kältemittel aus dem strömungsaufwärtigen Kältemittelraum 741 strömt, mit einem Ende (linke Seite in einer Papierebene der Zeichnung) der strömungsabwärtigen Behältereinheit 74 in deren Längsrichtung verbunden, das auf einer Endseite (Oberseite in der Papierebene der Zeichnung) der Kältemittelrohre 16a in deren Längsrichtung angeordnet ist. Die Kältemittelzuströmungsleitung 164, die zulässt, dass das Kältemittel in den strömungsabwärtigen Kältemittelraum 741 strömt, ist mit dem anderen Ende (rechte Seite in der Papierebene der Zeichnung) der strömungsabwärtigen Behältereinheit 74 in deren Längsrichtung verbunden, das auf einer Endseite der Kältemittelrohre 16a in deren Längsrichtung angeordnet ist. Beide Endseiten der strömungsabwärtigen Behältereinheit 74 in deren Längsrichtung, die auf der anderen Endseite (Unterseite der Papierebene der Zeichnung) der Kältemittelrohre 16a in deren Längsrichtung angeordnet sind, sind jeweils durch ein Verschlusselement geschlossen.
Wie in 21 und 22 dargestellt, ist in der strömungsaufwärtigen Behältereinheit 73 (die hier nachstehend als „erste strömungsaufwärtige Behältereinheit 730a” bezeichnet wird), die auf einer Endseite (Oberseite in der Papierebene von 18) der Kühlmittelrohre 43a in deren Längsrichtung angeordnet ist, auch ein strömungsaufwärtiges Trennelement 732 angeordnet, das den strömungsaufwärtigen Kühlmittelraum 731 in der Längsrichtung der ersten strömungsaufwärtigen Behältereinheit 730a in zwei Räume unterteilt.
Hier nachstehend wird in den zwei strömungsaufwärtigen Kühlmittelräumen 731, die durch das strömungsaufwärtige Trennelement 732 unterteilt sind, ein Raum, der mit der Kühlmittelzuströmungsleitung 434 in Verbindung steht, als „erster strömungsaufwärtiger Kühlmittelraum 731a (zweiter Fluidverteilungsraum)” bezeichnet, und ein Raum, der mit der Kühlmittelausströmungsleitung 435 in Verbindung steht, wird als „zweiter strömungsaufwärtiger Kühlmittelraum 731b (zweiter Fluidsammelraum)” bezeichnet. Ebenso wird die strömungsaufwärtige Behältereinheit 73, die an dem anderen Ende (Unterseite in der Papierebene von 18) der Kühlmittelrohre 43a in deren Längsrichtung angeordnet ist, als „zweite strömungsaufwärtige Behältereinheit 730b” bezeichnet.
Andererseits ist in der strömungsabwärtigen Behältereinheit 74 (die hier nachstehend als „erste strömungsabwärtige Behältereinheit 740a” bezeichnet wird), die auf einer Endseite (Oberseite in der Papierebene von 18) der Kältemittelrohre 16a in deren Längsrichtung angeordnet ist, ein strömungsabwärtiges Trennelement 742 angeordnet, das den strömungsabwärtigen Kältemittelraum 741 in der Längsrichtung der ersten strömungsabwärtigen Behältereinheit 740a in zwei Räume unterteilt.
Hier nachstehend wird in den zwei strömungsabwärtigen Kältemittelräumen 741, die durch das strömungsabwärtige Trennelement 742 unterteilt sind, ein Raum, der mit der Kältemittelzuströmungsleitung 164 in Verbindung steht, als „erster strömungsabwärtiger Kältemittelraum 741a (erster Fluidverteilungsraum)” bezeichnet, und ein Raum, der mit der Kältemittelausströmungsleitung 165 in Verbindung steht, wird als „zweiter strömungsabwärtiger Kältemittelraum 741b (erster Fluidsammelraum)” bezeichnet. Ebenso wird die strömungsabwärtige Behältereinheit 74, die an dem anderen Ende (Unterseite in der Papierebene von 18) der Kältemittelrohre 16a in deren Längsrichtung angeordnet ist, als „zweite strömungsabwärtige Behältereinheit 740b” bezeichnet.
Daher strömt in dem Wärmtauscher 70 gemäß dieser Ausführungsform, wie in 20 und 21 dargestellt, ein Teil des Kältemittels, das durch die Kältemittelzuströmungsleitung 164 in den ersten strömungsabwärtigen Kältemittelraum 741a der ersten strömungsabwärtigen Behältereinheit 740a strömt, in die Kältemittelrohre 16a, welche die strömungsabwärtige Wärmeaustauscheinheit 72 aufbauen, und strömt in den Kältemittelrohren 16a von der Oberseite in Richtung der Unterseite in der Zeichnung. Ebenso strömt ein anderer Teil des Kältemittels, das in den ersten strömungsabwärtigen Kältemittelraum 741a der ersten strömungsabwärtigen Behältereinheit 740a strömt, durch den Verbindungsraum 76, der zwischen der Sammlerplatte 751 und dem Zwischenplattenelement 752 ausgebildet ist, in die Kältemittelrohre 16a, welche die strömungsaufwärtige Wärmeaustauscheinheit 71 aufbauen, und strömt in den Kältemittelrohren 16a von der Oberseite in Richtung der Unterseite in der Zeichnung.
Das Kältemittel, das aus den Kältemittelrohren 16a, welche die strömungsabwärtige Wärmeaustauscheinheit 71 aufbauen, strömt, wird von dem strömungsabwärtigen Kältemittelraum 741 der zweiten strömungsabwärtigen Behältereinheit 740b gesammelt. Ebenso wird das Kältemittel, das aus den Kältemittelrohren 16a, welche die strömungsaufwärtige Wärmeaustauscheinheit 71 aufbauen, strömt, durch den Verbindungsraum 76, der zwischen der Sammlerplatte 751 und dem Zwischenplattenelement 752 ausgebildet ist, in dem strömungsabwärtigen Kältemittelraum 741 der zweiten strömungsabwärtigen Behältereinheit 740b gesammelt.
Das Kältemittel, das in dem strömungsabwärtigen Kältemittelraum 741 der zweiten strömungsabwärtigen Behältereinheit 740b gesammelt wird, strömt von der rechten Seite in Richtung der linken Seite in der Zeichnung. Danach strömt ein Teil des in dem strömungsabwärtigen Kältemittelraum 741 der zweiten strömungsabwärtigen Behältereinheit 740b gesammelten Kältemittels in die Kältemittelrohre 16a, welche die strömungsabwärtige Wärmeaustauscheinheit 72 aufbauen, und strömt in den Kältemittelrohren 16a von der Unterseite in Richtung der Oberseite in der Zeichnung. Ebenso strömt ein anderer Teil des in dem strömungsabwärtigen Kältemittelraum 741 der zweiten strömungsabwärtigen Behältereinheit 740b gesammelten Kältemittels durch den Verbindungsraum 76, der zwischen der Sammlerplatte 751 und dem Zwischenplattenelement 752 ausgebildet ist, in die Kältemittelrohre 16a, welche die strömungsabwärtige Wärmeaustauscheinheit 72 aufbauen, und strömt in den Kältemittelrohren 16a von der Unterseite in Richtung der Oberseite in der Zeichnung.
Das Kältemittel, das aus den Kältemittelrohren 16a, welche die strömungsabwärtige Wärmeaustauscheinheit 72 aufbauen, strömt, wird von dem zweiten strömungsabwärtigen Kältemittelraum 741b der ersten strömungsabwärtigen Behältereinheit 740a gesammelt. Ebenso wird das Kältemittel, das aus den Kältemittelrohren 16a, welche die strömungsaufwärtige Wärmeaustauscheinheit 71 aufbauen, strömt, durch den Verbindungsraum 76, der zwischen der Sammlerplatte 751 und dem Zwischenplattenelement 752 ausgebildet ist, in dem zweiten strömungsabwärtigen Kältemittelraum 741b der ersten strömungsabwärtigen Behältereinheit 740a gesammelt.
Das in dem zweiten strömungsabwärtigen Kältemittelraum 741b der ersten strömungsabwärtigen Behältereinheit 740a gesammelte Kältemittel strömt von der rechten Seite in Richtung der linken Seite in der Zeichnung und strömt aus der Kältemittelausströmungsleitung 165.
Andererseits strömt in dem Wärmetauscher 70 gemäß dieser Ausführungsform, wie in 20 und 22 dargestellt, das Kühlmittel, das durch die Kühlmittelzuströmungsleitung 434 in den ersten strömungsaufwärtigen Kühlmittelraum 731 der ersten strömungsaufwärtigen Behältereinheit 730a strömt, in die Kühlmittelrohre 43a, welche die strömungsaufwärtige Wärmeaustauscheinheit 71 aufbauen, und strömt in den Kühlmittelrohren 43a von der Oberseite in Richtung der Unterseite in der Zeichnung.
Das Kühlmittel, das aus den Kühlmittelrohren 43a, welche die strömungsaufwärtige Wärmeaustauscheinheit 71 aufbauen, strömt, wird in dem strömungsaufwärtigen Kühlmittelraum 731 der zweiten strömungsaufwärtigen Behältereinheit 730b gesammelt. Dann strömt das in dem strömungsaufwärtigen Kühlmittelraum 731 der zweiten strömungsaufwärtigen Behältereinheit 730b gesammelte Kühlmittel von der linken Seite in Richtung der rechten Seite in der Zeichnung.
Danach strömt das von dem strömungsaufwärtigen Kühlmittelraum 731 der zweiten strömungsaufwärtigen Behältereinheit 730b gesammelte Kühlmittel in die Kühlmittelrohre 43a, welche die strömungsaufwärtige Wärmeaustauscheinheit 71 aufbauen, und strömt in den Kühlmittelrohren 43a von der Unterseite in Richtung der Oberseite in der Zeichnung. Das aus den Kühlmittelrohren 43a, welche die strömungsaufwärtige Wärmeaustauscheinheit 71 aufbauen, strömende Kühlmittel wird in dem zweiten strömungsaufwärtigen Kühlmittelraum 731b der ersten strömungsaufwärtigen Behältereinheit 730a gesammelt.
Das in dem zweiten strömungsaufwärtigen Kühlmittelraum 731b der ersten strömungsaufwärtigen Behältereinheit 730a gesammelte Kühlmittel strömt von der linken Seite in Richtung der rechten Seite in der Zeichnung und strömt aus der Kühlmittelausströmungsleitung 435.
In dem vorstehend erwähnten Wärmetauscher 70 ist die Fahrzeugaußenwärmeaustauscheinheit 16 sowohl durch die Kältemittelrohre 16a, welche die strömungsaufwärtige Wärmeaustauscheinheit 71 aufbauen, als auch die Kältemittelrohre 16a, welche die strömungsabwärtige Wärmeaustauscheinheit 72 aufbauen, aufgebaut. Die Strahlereinheit 43 ist durch die Kühlmittelrohre 43a aufgebaut, welche die strömungsauwärtige Wärmeaustauscheinheit 71 aufbauen.
Auch sind die Kältemittelrohre 16a, die Kühlmittelrohre 43a, die jeweiligen Komponenten des Sammelbehälters 75 und die Außenrippen 50 in dem vorstehend erwähnten Wärmetauscher 70 jeweils aus dem gleichen Metallmaterial (in dieser Ausführungsform Aluminiumlegierung) aufgebaut. Dann werden die Sammlerplatte 751 und das Behälterausbildungselement 753 in einem Zustand, in dem das kältemittelseitige Zwischenplattenelement 752 zwischen der Sammlerplatte 751 und dem Behälterausbildungselement 753 eingeschoben ist, durch Verstemmen aneinander befestigt.
Ferner wird der gesamte Wärmetauscher 70, der durch Verstemmen befestigt ist, in einen Heizofen befördert und geheizt. Ein Hartlotmetall, mit dem eine Oberfläche der jeweiligen Komponenten im Voraus überzogen wurde, wird geschmolzen, und der Wärmetauscher 70 wird gekühlt, bis das Hartlotmetall wieder verfestigt ist, so dass die jeweiligen Komponenten integral hartgelötet werden. Als ein Ergebnis sind die Fahrzeugaußenwärmetauschereinheit 16 und die Strahlereinheit 43 miteinander integriert.
Gemäß dieser Ausführungsform sind, wie in 21 dargestellt, in dem strömungsabwärtigen Kältemittelraum 741 der ersten strömungsabwärtigen Behältereinheit 740a der zweite strömungsabwärtige Kältemittelraum 741b (erster Fluidsammelraum) zum Sammeln des Kältemittels und der erste strömungsabwärtige Kältemittelraum 741 (erster Fluidverteilungsraum) zum Verteilen des Kältemittels durch das strömungsabwärtige Trennelement 742 in der Stapelrichtung der Rohre 16a und 43a ausgerichtet. Ebenso sind, wie in 22 dargestellt, in dem strömungsaufwärtigen Kühlmittelraum 731 der ersten strömungsaufwärtigen Behältereinheit 730a der zweite strömungsauwärtige Kühlmittelraum 731b zum Sammeln des Kühlmittels und der erste strömungsaufwärtige Kühlmittelraum 731a zum Verteilen des Kühlmittels durch das strömungsaufwärtige Trennelement 732 in der Stapelrichtung der Rohre 16a und 43a ausgerichtet. Dies ist daher in der Hinsicht vorteilhaft, dass, wie in 18 dargestellt, die Kältemittelzuströmungsleitung 164, die Kältemittelausströmungsleitung 165, die Kühlmittelzuströmungsleitung 434 und die Kühlmittelausströmungsleitung 435, welche die mit dem Wärmetauscher 70 verbundenen äußeren Leitungen sind, wahrscheinlich in einem der Kernabschnitte, in dem die Kältemittelrohre 16a und die Kühlmittelrohre 43a aufeinander gestapelt sind, zusammengeführt sind.
(Neunte Ausführungsform)
In einer neunten Ausführungsform, wie in 25 dargestellt, hat das Zwischenplattenelement 752 gemäß der achten Ausführungsform eine Struktur, in der mehrere Plattenelemente aufeinander gestapelt sind.
Das Zwischenplattenelement 752 ist ausgebildet, indem zwei Plattenelemente eines Verbindungsraumausbildungsplattenelements 811 und eines Trennplattenelements 812 gestapelt sind.
25(a) ist eine Querschnittansicht eines Abschnitts, in dem die Kühlmittelrohre 43a, welche die strömungsaufwärtige Wärmeaustauscheinheit 71 aufbauen, und die Kältemittelrohre 16a, welche die strömungsabwärtige Wärmeaustauscheinheit 72 aufbauen, in der Strömungsrichtung X der Außenluft miteinander überlappen.
In 25(a) sind Abschnitte des Verbindungsraumausbildungsplattenelements 811 und des Trennplattenelements 812, die den Kühlmittelrohren 43a entsprechen, mit Durchgangslöchern 811a und 812a ausgebildet, die jeweils beide Seiten des Verbindungsraumausbildungsplattenelements 811 und des Trennplattenelements 812 durchdringen. Diese Durchgangslöcher 811a und 812a bilden einen Kühlmittelverbindungsraum 752e (zweiter Fluidströmungsraum) zum Verbinden der Kühlmittelrohre 43a mit dem strömungsaufwärtigen Kühlmittelraum 731. Aus diesem Grund ist der Kühlmittelverbindungsraum 752e von dem strömungsabwärtigen Kältemittelraum 741 unterteilt.
Der Kühlmittelverbindungsraum 752e ist zwischen dem strömungsaufwärtigen Kühlmittelraum 731 und den Kühlmittelrohren 43a angeordnet. In der Strömungsrichtung X der Außenluft ist eine Breite A1 des Kühlmittelverbindungsraums 752e kleiner als eine Breite A4 des strömungsaufwärtigen Kühlmittelraums 731 festgelegt.
Da die Kältemittelrohre 16a und die Kühlmittelrohre 43a in der strömungsaufwärtigen Wärmeaustauscheinheit 71 auch abwechselnd angeordnet sind, ist der Kühlmittelverbindungsraum 752e in der Stapelrichtung der Rohre 16a und 43a benachbart zu einem Anschlussabschnitt des Sammelbehälters 75 angeordnet, der mit den Kältemittelrohren 16a verbunden ist. Dies kann auch in der achten Ausführungsform auf die gleiche Weise verstanden werden, wenn angenommen wird, dass in der vorstehend erwähnten achten Ausführungsform ein Raum innerhalb der Kühlmittelrohre 43a, der sich von dem Anschlussabschnitt der Kühlmittelrohre 43a zu der Sammlerplatte 751 in deren Längsrichtung in 19 zu dem strömungsaufwärtigen Kühlmittelraum 731 erstreckt, dem Kühlmittelverbindungsraum 752e in 25 entspricht.
Ebenso sind Abschnitte des Verbindungsraumausbildungsplattenelements 811 und des Trennplattenelements 812, die den Kältemittelrohren 16a entsprechen, mit Durchgangslöchern 811b und 812b ausgebildet, welche jeweils beide Seiten des Verbindungsraumausbildungsplattenelements 811 und des Trennplattenelements 812 durchdringen. Diese Durchgangslöcher 811b und 812b bilden einen Kältemittelverbindungsraum 752f zum Verbinden der Kältemittelrohre 16a mit dem strömungsabwärtigen Kältemittelraum 741.
25(b) ist eine Querschnittansicht eines Abschnitts, in dem die Kältemittelrohre 16a, welche die strömungsaufwärtige Wärmeaustauscheinheit 71 aufbauen, und die Kältemittelrohre 16a, welche die strömungsabwärtige Wärmeaustauscheinheit 72 aufbauen, in der Strömungsrichtung X der Außenluft miteinander überlappen.
In 25(b) ist das Verbindungsraumausbildungsplattenelement 811 mit einem Durchgangsloch 811c ausgebildet, das sowohl mit den Kältemittelrohren 16a, welche die strömungsaufwärtige Wärmeaustauscheinheit 71 aufbauen, als auch mit den Kältemittelrohren 16a, welche die strömungsabwärtige Wärmeaustauscheinheit 72 aufbauen, in Verbindung steht.
Ein Abschnitt des Trennplattenelements 812, das dem strömungsabwärtigen Kältemittelraum 741 entspricht, ist mit einem Durchgangsloch 812c ausgebildet, das beide Seiten des Trennplattenelements 812 durchdringt. Mit diesem Aufbau stehen die Kältemittelrohre 16a, welche die strömungsaufwärtige Wärmeaustauscheinheit 71 aufbauen, und die Kältemittelrohre 16a, welche die strömungsabwärtige Wärmeaustauscheinheit 72 aufbauen, durch das Durchgangsloch 811c des Verbindungsraumausbildungsplattenelements 811 und das Durchgangsloch 812c des Trennplattenelements 812 mit dem strömungsabwärtigen Kältemittelraum 741 in Verbindung.
Da gemäß dieser Ausführungsform das Durchgangsloch 811c des Verbindungsraumausbildungsplattenelements 811 und das Durchgangsloch 812c des Trennplattenelements 812 durch eine einfache Lochbearbeitung ausgebildet werden können, ist die Herstellung im Vergleich zu dem Fall, in dem die Aussparungen 752a in dem Zwischenplattenelement 752 ausgebildet werden, einfach.
Da der Kühlmittelverbindungsraum 752e in der Stapelrichtung der Rohre 16a und 43a auch benachbart zu dem Anschlussabschnitt des Sammelbehälters 75 angeordnet ist, der mit den Kältemittelrohren 16a verbunden ist, wird die Wärme von dem Kühlmittel innerhalb des Kühlmittelverbindungsraums 752e wirksam auf den Abschnitt des Sammelbehälters 75 übertragen, der voraussichtlich einfriert, und das Entfrosten des Sammelbehälters 75 kann gefördert werden.
Ebenso ist der Kühlmittelverbindungsraum 752 zwischen dem strömungsaufwärtigen Kühlmittelraum 731 und den Kühlmittelrohren 43a angeordnet, und die Breite A1 des Kühlmittelverbindungsraums 752 ist kleiner als die Breite A4 des strömungsaufwärtigen Kühlmittelraums 731 in der Strömungsrichtung X der Außenluft festgelegt. Mit diesem Aufbau hat die Breite des Raums, durch den das Kühlmittel strömt, eine Tendenz, in der folgenden Reihenfolge nacheinander verringert zu werden: der strömungsaufwärtige Kühlmittelraum 731; der Kühlmittelverbindungsraum 752e; und die Kühlmittelrohre 43a, und eine Tendenz, in der folgenden Reihenfolge vergrößert zu werden: die strömungsaufwärtigen Kühlmittelrohre 43a; der Kühlmittelverbindungsraum 752e; und der strömungsaufwärtige Kühlmittelraum 731. Der Druckabfall des Kühlmittels wird verringert. Als ein Ergebnis wird die grundlegende Leistung des Wärmetauschers hervorragend und die Entfrostungsleistung wird auch hervorragend, da der Kühlmitteldurchsatz erreicht werden kann, ohne eine Spannung an der Kühlmittelpumpe 41 zu erhöhen.
In 25(a) treten die Kühlmittelrohre 43a nicht in den Kühlmittelverbindungsraum 752e ein, und die Kältemittelrohre 16a treten auch nicht in den Kältemittelverbindungsraum 752f ein. Alternativ können die führenden Enden der Kühlmittelrohre 43a problemlos in einen Teil des Kühlmittelverbindungsraums 752e eintreten. Ebenso können die führenden Enden der Kältemittelrohre 16a problemlos in einen Teil des Kältemittelverbindungsraums 752f eintreten.
(Zehnte Ausführungsform)
Ein Wärmetauscher 70 gemäß dieser Ausführungsform wird unter Bezug auf 26 beschrieben. 26(a) entspricht 9(a) der vorstehend erwähnten zweiten Ausführungsform, 26(b) entspricht 9(b) der zweiten Ausführungsform, und 26(c) entspricht 9(c) der zweiten Ausführungsform. Wie aus einem Vergleich zwischen 9 und 26 zu verstehen, kann der Wärmetauscher 70 gemäß dieser Ausführungsform viel Aufbau gemeinsam mit dem der zweiten Ausführungsform haben. Zum Beispiel umfasst die kältemittelseitige Behältereinheit 16c, wie in 26 dargestellt, ein kältemittelseitiges Zwischenplattenelement 162, das den Innenraum zwischen den Kühlmittelverbindungsräumen 162c unterteilt, und den Sammelraum 163a oder den Verteilungsraum 163b. Ferner ist das kältemittelseitige Zwischenplattenelement 162 durch das Verbindungsraumausbildungsplattenelement 801 (rohrseitiges Plattenelement) und das Trennplattenelement 802 aufgebaut, die von der Seite der Kältemittelrohre 16a in der Dickenrichtung nacheinander gestapelt sind.
Wie in 26(a) dargestellt, ist auch ein Abschnitt des Verbindungsraumausbildungsplattenelements 801, der den Kühlmittelrohren 43a entspricht, wie in 9(a) mit mehreren Durchgangslöchern 801a ausgebildet. Die mehreren Durchgangslöcher 801a sind derart ausgebildet, dass sie sich in der Strömungsrichtung X der Außenluft über die beiden Kühlmittelrohre 43a erstrecken, die in der Strömungsrichtung X der Außenluft ausgerichtet sind. Die mehreren Durchgangslöcher 801a sind von einer entgegengesetzten Seite der Kühlmittelrohre 43a durch das Trennplattenelement 802 geschlossen. Mit diesem Aufbau wirken die Innenräume der Durchgangslöcher 801a wie in 9(a) als die Kühlmittelverbindungsräume 162c.
Andererseits ist, wie in 26(b) dargestellt, ein Abschnitt des Verbindungsraumausbildungsplattenelements 801, der den Kältemittelrohren 16a entspricht, mit mehreren Durchgangslöchern 801b ausgebildet. Jedoch sind die Durchgangslöcher 801b im Gegensatz zu 9(b) jeweils einzeln in der Strömungsrichtung X der Außenluft entsprechend den jeweiligen Kältemittelrohren 16a auf der strömungsauwärtigen Seite und der strömungsabwärtigen Seite ausgebildet. Das heißt, in 26(b) sind die Durchgangslöcher 801b in der Strömungsrichtung X der Außenluft ausgerichtet. Die jeweiligen Kältemittelrohre 16a stehen mit den Durchgangslöchern 801b in Verbindung. Mehrere Durchgangslöcher 802a, die mit Teilen (Durchgangslöchern 801b) der mehreren Durchgangslöcher 801a und 801b, die in dem Verbindungsraumausbildungsplattenelement 801 ausgebildet sind, überlappen, sind in dem Trennplattenelement 8012 ausgebildet. Insbesondere überlappen die Durchgangslöcher 802a des Trennplattenelements 802 eins zu eins mit den Durchgangslöchern 801b des Verbindungsraumausbildungsplattenelements 801. Mit diesem Aufbau stehen die Kältemittelrohre 16a auf der strömungsaufwärtigen Seite durch die entsprechenden Durchgangslöcher 802a des Trennplattenelements 802 mit dem Sammelraum 163a in Verbindung, und die Kältemittelrohre 16a auf der strömungsabwärtigen Seite stehen durch die entsprechenden Durchgangslöcher 802a des Trennplattenelements 802 mit dem Verteilungsraum 163b in Verbindung.
Wie in 26(c) dargestellt, umfassen die Kühlmittelverbindungsräume 162c auch die zu den Kühlmittelrohren 43a benachbarten Räume 162d, die innerhalb ihres Raums auf die gleiche Weise wie die von 9(c) in Berührung mit den führenden Enden der Kühlmittelrohre 43a kommen. Das Kühlmittel innerhalb der zu den Kühlmittelrohren benachbarten Räume 162d kommt mit der Außenwand der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c zwischen den Kältemittelrohren 16a und den Kühlmittelrohren 43a, die benachbart zueinander sind, in Berührung.
Auch ist in der zweiten Ausführungsform, wie in 9(c) dargestellt, eine führende Position der Kältemittelrohre 16a in der Längsrichtung der Rohre 16a und 43a auf der Seite des Sammelraums 163a oder der Seite des Verteilungsraums 163b der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c im Vergleich zu einer führenden Position der Kühlmittelrohre 43a verschoben. Andererseits ist der Aufbau in dieser Ausführungsform verschieden zu diesem Aufbau. Insbesondere können in dieser Ausführungsform die führenden Positionen der Kältemittelrohre 16a und der Kühlmittelrohre 43a in der Längsrichtung der Rohre 16a und 43a wie in der zweiten Ausführungsform gegeneinander verschoben sein oder können, wie in 26(c) dargestellt, miteinander übereinstimmen.
Gemäß dieser Ausführungsform kann, wie in der vorstehend erwähnten zweiten Ausführungsform, das Entfrosten der kältemittelseitigen Behältereinheit gefördert werden. Wenngleich auch auf die zweite Ausführungsform anwendbar, sind, wie aus 26(c) zu erkennen, zum Beispiel auch die Durchgangslöcher 802a in dem Trennplattenelement 802 an Positionen ausgebildet, die den Kältemittelrohren 16a entsprechen, so dass das Kältemittel aus dem Inneren der Kältemittelrohre 16a in den Sammelraum 163a der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c strömt und aus dem Inneren des Verteilungsraums 163b in die Kältemittelrohre 16a strömt. Das heißt, dass das Kältemittel in die Kältemittelrohre 16a strömt, und das Kühlmittel in die Kühlmittelrohre 43a strömt, wird auf der Basis der Anordnung der Durchgangslöcher 802a, die in dem Trennplattenelement 802 ausgebildet sind, bestimmt. Daher kann gemäß dem Aufbau des Trennplattenelements 802 leicht bestimmt werden, durch welche der Rohre 16a und 43a die jeweiligen Fluide (Kältemittel, Kühlmittel) hindurch strömen.
(Andere Ausführungsformen)
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend erwähnten Ausführungsformen beschränkt, sondern kann zum Beispiel wie folgt vielfältig modifiziert werden.

(1) In der vorstehend erwähnten ersten Ausführungsform wurde, wie in 7 dargestellt, das Beispiel beschrieben, in dem der Kühlmittelverbindungsraum innerhalb der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c ausgebildet ist und der Kältemittelverbindungsraum innerhalb der kühlmittelseitigen Behältereinheit 43c ausgebildet ist. In diesen Verbindungsräumen bestehen Bedenken, dass der Druckabfall in dem Kühlmittel der dem Kältemittel erzeugt wird. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, ein Volumen des Verbindungsraums so weit wie möglich zu vergrößern.

Zum Beispiel kann die Aussparungsgröße der Aussparungen 432b (162b) des Zwischenplattenelements 432 (162) derart geformt sein, dass sie von beiden Seiten des Zwischenplattenelements in der Anordnungsrichtung (das heißt, der Strömungsrichtung X der Außenluft) der Rohre 16a (43a) in Richtung einer Mittelposition allmählich zunimmt.
Ebenso kann eine Länge der Rohre 16a (43a) in deren Längsrichtung derart geformt sein, dass sie von beiden Seiten der Rohre in der Anordnungsrichtung der Rohre 16a (43a) allmählich in der Richtung der Mittelposition verringert wird.

(2) In den vorstehend erwähnten Ausführungsformen wurde das Beispiel beschrieben, in dem das Kältemittel des Wärmepumpenkreislaufs 10 als das erste Fluid verwendet wird, das Kühlmittel des Kühlmittelzirkulationskreises 40 als das zweite Fluid verwendet wird und die von dem Luftblasventilator 17 geblasene Außenluft als das dritte Fluid verwendet wird. Jedoch sind die ersten bis dritten Fluide nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Zum Beispiel kann die Fahrzeuginnenblasluft als das dritte Fluid verwendet werden.

Zum Beispiel kann das erste Fluid ein Hochdruckkältemittel des Wärmepumpenkreislaufs 10 oder ein Niederdruckkältemittel sein.
Zum Beispiel kann das zweite Fluid aus dem Kühlmittel zum Kühlen einer elektrischen Anlage, wie etwa eines Inverters, der eine elektrische Leistung an einen Motor liefert, oder des elektrischen Fahrmotors, bestehen. Ebenso kann ein Kühlöl als das zweite Fluid verwendet werden, und die zweite Wärmeaustauscheinheit kann als ein Ölkühler wirken, oder ein Wärmespeichermittel oder ein Kältespeichermittel können als das zweite Fluid verwendet werden.
Wenn der Wärmepumpenkreislauf 10, der den Wärmetauscher 70 der vorliegenden Offenbarung verwendet, ferner auf eine ortsfeste Klimaanlage, ein Kühlwarenlager oder eine Kühl-Heizvorrichtung eines Verkaufsautomaten angewendet wird, können ein Kühlmittel zum Kühlen eines Verbrennungsmotors eines Elektromoors oder anderer elektrischer Anlagen, wie etwa eine Antriebsquelle eines Kompressors in dem Wärmepumpenkreislauf 10, als das zweite Fluid verwendet werden.
Ferner wurde in der vorstehend erwähnten Ausführungsform das Beispiel, in dem der Wärmetauscher 70 der vorliegenden Offenbarung auf den Wärmepumpenkreislauf (Kältekreislauf) angewendet wird, beschrieben. Jedoch ist die Anwendung des Wärmetauschers 70 gemäß der vorliegenden Offenbarung nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Das heißt, der Wärmetauscher 70 kann ausgiebig auf Vorrichtungen zum Durchführen des Wärmeaustauschs zwischen drei Fluidarten angewendet werden.
Zum Beispiel kann der Wärmetauscher als ein Wärmetauscher auf ein Fahrzeugkühlsystem angewendet werden. Ein erstes Fluid kann ein Wärmemedium sein, das die Wärmemenge aufnimmt, die in einer ersten Vorrichtung im Fahrzeug in Verbindung mit der Wärmeerzeugung während des Betriebs bereitgestellt wird, ein zweites Fluid kann ein Wärmemedium sein, das die Wärmemenge aufnimmt, die in einer zweiten Vorrichtung im Fahrzeug in Verbindung mit der Wärmeerzeugung während des Betriebs bereitgestellt wird, und ein drittes Fluid kann Luft sein.
Insbesondere wenn der Wärmetauscher auf ein Hybridfahrzeug angewendet wird, kann eine erste Vorrichtung im Fahrzeug ein Verbrennungsmotor EG sein, das erste Fluid kann das Kühlmittel des Verbrennungsmotors EG sein, eine zweite Vorrichtung im Fahrzeug kann ein elektrischer Fahrmotor sein, und das zweite Fluid kann das Kühlmittel des elektrischen Fahrmotors sein.
Da die jeweiligen Wärmeerzeugungsmengen in diesen Vorrichtungen im Fahrzeug gemäß dem Fahrzeugstand (Fahrlast) des Fahrzeugs geändert werden, werden auch eine Temperatur des Kühlmittels des Verbrennungsmotors EG und eine Temperatur des elektrischen Fahrmotors gemäß dem Fahrzustand des Fahrzeugs geändert. Daher kann gemäß diesem Beispiel die in der Vorrichtung im Fahrzeug mit größer Wärmeerzeugungsmenge erzeugte Wärme nicht nur an die Luft, sondern auch auf die Seite der Vorrichtung im Fahrzeug mit kleiner Wärmeerzeugungsmenge abgestrahlt werden.
Die drei Fluidarten bedeuten nicht nur Fluide mit unterschiedlichen physischen Eigenschaften oder Komponenten, sondern bedeuten auch Fluide, deren physische Eigenschaften oder Komponenten identisch sind, die aber eine andere Temperatur oder einen anderen Zustand des Fluids, wie etwa eine Gasphase oder eine flüssige Phase haben. Daher sind die ersten bis dritten Fluide gemäß der vorliegenden Offenbarung nicht auf die Fluide beschränkt, die sich physisch oder in den Komponenten voneinander unterschieden.

(3) In den vorstehend erwähnten Ausführungsformen wurde das Beispiel beschrieben, in dem die Kältemittelrohre 16a der Fahrzeugaußenwärmeaustauscheinheit 16, die Kühlmittelrohre 43a der Strahlereinheit 43 und die Außenrippen 50, die aus Aluminiumlegierung (Metall) gefertigt sind, durch Hartlöten miteinander zusammengefügt sind. Alternativ können die Außenrippen 50 aus einem anderen Material mit hervorragender Leitfähigkeit (zum Beispiel Kohlenstoffnanoröhrchen) gefertigt sein und durch Zusammenfügungseinrichtungen, wie etwa Klebstoff zusammengefügt werden.
(4) In der vorstehend erwähnten Ausführungsform wurde das Beispiel beschrieben, in dem das elektrische Dreiwegeventil 42 als eine Kreisumschaltvorrichtung verwendet wird, um auf den Kühlmittelkreis der Kühlmittelzirkulationskreises 40 zu schalten. Jedoch ist Kreisumschaltvorrichtung nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Zum Beispiel kann ein Thermostatventil verwendet werden. Das Thermostatventil ist ein auf eine Temperatur eines Kühlmediums ansprechendes Ventil, das durch einen mechanischen Mechanismus aufgebaut ist, der einen Kühlmediumdurchgang durch Verschieben eines Ventilkörpers durch ein Thermowax (temperaturempfindliches Element), dessen Volumen sich einer Temperatur entsprechend ändert, öffnet oder schließt. Daher kann mit der Anwendung des Thermostatventils der Kühlmitteltemperatursensor 152 abgeschafft werden.
(5) In der vorstehend erwähnten Ausführungsform wurde das Beispiel beschrieben, in dem das normale Fluorkohlenwasserstoffkältemittel als das Kältemittel verwendet wird. Jedoch ist die Art des Kältemittels nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Ein natürliches Kältemittel, wie etwa Kohlendioxid oder ein kohlenwasserstoffbasiertes Kältemittel kann verwendet werden. Der Wärmepumpenkreislauf 10 kann einen überkritischen Kreislauf aufbauen, in dem das von dem Kompressor 11 ausgestoßene Kältemittel einen kritischen Druck des Kältemittels oder höher erreicht.
(6) Die Anordnung der Kältemittelrohre 16a und der Kühlmittelrohre 43a ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Zum Beispiel können die Kühlmittelrohre 43a alle zwei Kältemittelrohre 16a angeordnet sein. Das heißt, in der strömungsaufwärtigen Wärmeaustauscheinheit 71 können zwei Kältemittelrohre 16a zwischen den benachbarten Kühlmittelrohren 43a angeordnet sein.
(7) Der Strömungskanalaufbau des Wärmetauschers 70 ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Zum Beispiel kann der Strömungskanalaufbau mit einer Kehrtwendungsform, welche die Kältemittelströmung umkehrt, einer S-Form, welche die Kältemittelströmung zweimal umkehrt, und einem Gesamtweg, der die Kältemittelströmung nicht umkehrt, in der Rohrgruppe auf einer Seite in der Rohrstapelrichtung und der Rohrgruppe auf der anderen Seite angewendet werden. Ebenso kann der Strömungskanalaufbau, wie etwa vom Kehrtwendungstyp, vom S-Kurventyp, oder der gesamte Wegtyp auf die Kühlmittelströmung angewendet werden.

Auch kann der Strömungskanalaufbau, wie etwa ein Parallelströmungstyp, in dem die Kältemittelströmungsrichtung und die Kühlmittelströmungsrichtung identisch zueinander sind, oder ein Gegenströmungstyp, in dem die Kältemittelströmungsrichtung und die Kühlmittelströmungsrichtung entgegengesetzt zueinander sind, angewendet werden. Zum Beispiel wird die Strömung des Kältemittels in den Kältemittelrohren 16a von der strömungsabwärtigen Seite in der Strömungsrichtung X der Außenluft zu der strömungsaufwärtigen Seite in der Strömungsrichtung X der Außenluft umgekehrt, und die Strömung des Kühlmittels in den Kühlmittelrohren 43a wird von der strömungsaufwärtigen Seite in der Strömungsrichtung X der Außenluft zu der strömungsabwärtigen Seite in der Strömungsrichtung X der Außenluft umgekehrt, so dass die Strömungen des Kältemittels, das in den benachbarten Kältemittelrohren 16a strömt, und des Kühlmittels, das in den Kühlmittelrohren 43a strömt, makroskopisch betrachtet entgegengesetzt zu der Strömungsrichtung X der Außenluft (Gegenströmung) sein können.

(8) In den vorstehend erwähnten zweiten und zehnten Ausführungsformen hat das kältemittelseitige Befestigungsplattenelement 161 in den Rohranschlussabschnitten, in denen die jeweiligen Rohre 16a und 43a mit dem kältemittelseitigen Befestigungsplattenelements 161 verbunden sind, eine konvexe Form, die in Richtung einer Außenseite der kältemittelseitigen Behältereinheit 16c ausgebuchtet ist, aber eine derartige konvexe Form ist nicht wesentlich. Zum Beispiel ist ein Diagramm, das 26(c) der zehnten Ausführungsform entspricht, das die kältemittelseitige Behältereinheit 16c darstellt, die von dem kältemittelseitigen Befestigungsplattenelement 161 aufgebaut wird, das keine konvexe Form hat, in 27 dargestellt. Selbst in einem in 27 dargestellten Beispiel umfassen die Kühlmittelverbindungsräume 162c, wie in 27 dargestellt, die zu den Kühlmittelrohren benachbarten Räume 162d, und die führenden Positionen der Kältemittelrohre 16a und der Kühlmittelrohre 43a in der Längsrichtung der Rohre 16a und 43a stimmen miteinander überein.
(9) In der vorstehend erwähnten Ausführungsform ist das kältemittelseitige Zwischenplattenelement 162, das zum Beispiel in 26 und 27 dargestellt ist, durch mehrere Komponenten, wie etwa das Verbindungsraumausbildungsplattenelement 801 und das Trennplattenelement 802, aufgebaut. Alternativ können das Verbindungsraumausbildungsplattenelement 801 und das Trennplattenelement 802 integral als eine Komponente aufgebaut sein.

Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die vorstehend erwähnten Ausführungsformen beschränkt und kann geeignet geändert werden. Auch sind die jeweiligen Ausführungsformen untereinander nicht ohne Beziehung und können geeignet miteinander kombiniet werden, es sei denn, die Kombination ist klar unmöglich. Ferner ist es unnötig zu sagen, dass Bestandteilelemente der Ausführungsformen in den jeweiligen Ausführungsformen nicht immer erforderlich sind, es sei denn, die Bestandteilelemente sind klar als besonders wesentlich spezifiziert oder es sei denn, die Bestandteilelemente werden auf einer theoretischen Grundlage offensichtlich für wesentlich gehalten. Wenn außerdem in den jeweiligen Ausführungsformen die Anzahl, einschließlich der Zählung, des Betrags, der Menge und des Bereichs etc., der Bestandteilelemente der Ausführungsformen erwähnt ist, ist die Anzahl von Bestandteilelementen nicht auf eine spezifische Anzahl beschränkt, es sei denn, die Anzahl ist klar als besonders wesentlich spezifiziert oder sei denn, die Anzahl ist prinzipiell definitiv auf die spezifische Anzahl beschränkt. Wenn ferner Formen und Positionsbeziehungen etc. der Bestandteilelemente etc. in den jeweiligen Ausführungsformen erwähnt werden, sind die Formen und die Positionsbeziehungen etc. nicht auf die spezifischen Formen oder die Positionsbeziehung etc. beschränkt, es sei denn, die Formen und die Positionsbeziehung sind klar als besonders wesentlich spezifiziert oder es sei denn, die Formen und die Positionsbeziehung sind klar prinzipiell auf die spezifischen Formen und die Positionsbeziehung beschränkt.

Claims

Wärmetauscher, der umfasst: einen ersten Wärmeaustauschabschnitt (16) mit ersten Rohren (16a), durch die ein erstes Fluid strömt, und der den Wärmeaustausch zwischen dem ersten Fluid und einem dritten Fluid, das auf Außenumfängen der ersten Rohre (16a) strömt, durchführt; einen zweiten Wärmeaustauschabschnitt (43) mit zweiten Rohren (43a), durch die ein zweites Fluid strömt, und der den Wärmeaustausch zwischen dem zweiten Fluid und dem dritten Fluid, das auf Außenumfängen der zweiten Rohre (43a) strömt, durchführt; einen Behälterabschnitt (16c, 75), der einen ersten Behälterraum (163a, 163b, 741) ausbildet, der mit den ersten Rohren (16a) in Verbindung steht, um das erste Fluid aus den ersten Rohren (16a) zu sammeln oder das erste Fluid auf die ersten Rohre (16a) zu verteilen; einen dritten Fluiddurchgang (70a), durch den das dritte Fluid strömt; und eine Außenrippe (50), wobei wenigstes eines der ersten Rohre (16a) zwischen den zweiten Rohren (43a) angeordnet ist, wenigstens eines der zweiten Rohre (43a) zwischen den ersten Rohren (16a) angeordnet ist, der dritte Fluiddurchgang (70a) zwischen den ersten Rohren (16a) und den zweiten Rohren (43a) angeordnet ist, die Außenrippe (50) in dem dritten Fluiddurchgang (70a) angeordnet ist, den Wärmeaustausch in den ersten und zweiten Wärmeaustauschabschnitten (16, 43) fördert und die Wärmeübertragung zwischen dem durch die ersten Rohre (16a) strömenden ersten Fluid und dem durch die zweiten Rohre (43a) strömenden zweiten Fluid ermöglicht, der Behälterabschnitt (16c, 75) darin einen zweiten Fluidströmungsraum (162c, 752e) umfasst, der mit den zweiten Rohren (43a) in Verbindung steht, und der zweite Fluidströmungsraum (162c, 752e) von dem ersten Behälterraum (163a, 163b, 741) unterteilt ist, der zweite Fluidströmungsraum (162, 752e) in einer Stapelrichtung der ersten und zweiten Rohre (16a, 43a) benachbart zu einem Anschlussabschnitt des Behälterabschnitts (16c, 75) positioniert ist, der mit den ersten Rohren (16a) verbunden ist, und der Behälterabschnitt (16c, 75) von dem zweiten Fluid entfrostet wird, das in dem zweiten Fluidströmungsraum (162c, 752e) strömt und eine höhere Temperatur als das in dem ersten Behälterraum (163a, 163b, 741) strömende erste Fluid hat.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 1, wobei der zweite Fluidströmungsraum (162c, 752e) derart ausgebildet ist, dass das zweite Fluid in Kontakt mit einer Außenwand des Behälterabschnitts (16c, 75) strömt.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei führende Enden der zweiten Rohre (43a) in den zweiten Fluidströmungsraum (162c) vorstehen, der zweite Fluidströmungsraum (162c) einen zu den zweiten Rohren benachbarten Raum (162d) umfasst, der in der Stapelrichtung der ersten und zweiten Rohre (16a, 43a) benachbart zu den führenden Enden der zweiten Rohre (43a) ist, der zu den zweiten Rohren benachbarte Raum (162d) durch die Außenwand des Behälterabschnitts (16c) zwischen den ersten Rohren (16a) und den zweiten Rohren (43a), die benachbart zueinander sind, definiert ist, so dass das zweite Fluid, das in dem zu den zweiten Rohren benachbarten Raum (162d) strömt, in Kontakt mit der Außenwand des Behälterabschnitts (16c) kommt.
Wärmetauscher gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die ersten Rohre (16a) und die zweiten Rohre (43a) voneinander beabstandet sind, so dass das zweite Fluid innerhalb des zweiten Fluidströmungsraums (162c, 752e) davon abgehalten wird, die ersten Rohre (16a) direkt zu berühren.
Wärmetauscher gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Behälterabschnitt (16c, 75) ein Zwischenplattenelement (162, 752) umfasst, das einen Innenraum des Behälterabschnitts in den ersten Behälterraum (163a, 163b, 741) und den zweiten Fluidströmungsraum (162c, 752e) unterteilt, das Zwischenplattenelement (162, 752) mit Verbindungslöchern (162a, 752b, 752d) versehen ist, durch welche die ersten Rohre (16a) mit dem ersten Behälterraum (163a, 163b, 741) in Verbindung stehen, und ob das erste Fluid in die ersten Rohre (16a) strömt und ob das zweite Fluid in die zweiten Rohre (43a) strömt, auf der Basis einer Anordnung der Verbindungslöcher (162a, 752b, 752d) in dem Zwischenplattenelement (162, 752) bestimmt wird.
Wärmetauscher gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Behälterabschnitt (16c) ein Zwischenplattenelement (162) umfasst, das einen Innenraum des Behälterabschnittes in den ersten Behälterraum (163a, 163b) und den zweiten Fluidströmungsraum (162c) unterteilt, das Zwischenplattenelement (162) ein rohrseitiges Plattenelement (801) und ein Trennplattenelement (802), die in einer Dickenrichtung des Zwischenplattenelements aufeinander gestapelt sind, umfasst, das rohrseitige Plattenelement (801) näher an den ersten Rohren (16a) als das Zwischenplattenelement (802) angeordnet ist, das rohrseitige Plattenelement (801) Durchgangslöcher (801a, 801b) umfasst, das Trennplattenelement (802) Durchgangslöcher (802a) umfasst, die Durchgangslöcher (802a) des Trennplattenelements (802) mit einem Teil der Durchgangslöcher (801a, 801b) des rohrseitigen Plattenelements (801) in der Dickenrichtung des Zwischenplattenelements (162) überlappen, und ob das erste Fluid in den ersten Rohren (16a) strömt und ob das zweite Fluid in den zweiten Rohren (43a) strömt, auf der Basis einer Anordnung der Verbindungslöcher (802a) in dem Trennplattenelement (802) bestimmt wird.
Wärmetauscher gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der zweite Fluidströmungsraum (162c) näher an einem freiliegenden Abschnitt der ersten Rohre (16a), die zu einem Äußeren freiliegen, als der erste Behälterraum (163a, 163b) angeordnet ist.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 7, wobei der Behälterabschnitt (16c) ein Zwischenplattenelement (162) umfasst, das einen Innenraum des Behälterabschnitts in den ersten Behälterraum (163a, 163b) und den zweiten Fluidströmungsraum (162c) unterteilt, das Zwischenplattenelement (162) mit Verbindungslöchern (162a) versehen ist, durch welche die ersten Rohre (16a) mit dem ersten Behälterraum (163a, 163b) in Verbindung stehen, und die ersten Rohre (16a) die Verbindungslöcher (162a) durchdringen, um mit dem ersten Behälterraum (163a, 163b) in Verbindung zu stehen.
Wärmetauscher gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, wobei eine Breite (A1) des zweiten Fluidströmungsraums (162c) größer als eine Breite (A2) der zweiten Rohre (43a) in einer Strömungsrichtung (X) des dritten Fluids ist.
Wärmetauscher gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9, wobei eine Breite (B1) des zweiten Fluidströmungsraums (162c) in der Stapelrichtung der ersten und zweiten Rohre (43a) größer als eine Breite (B2) der zweiten Rohre (43a) ist.
Wärmetauscher gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, wobei eine Breite (A1) des zweiten Fluidströmungsraums (162c) in einer Strömungsrichtung (X) des dritten Fluids größer als eine Breite (A3) des ersten Behälterraums (163a, 163b) ist.
Wärmetauscher gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Behälterabschnitt (75) einen zweiten Behälterraum (731) bildet, der das durch die zweiten Rohre (43a) strömende zweite Fluid sammelt oder verteilt, und der zweite Fluidströmungsraum (752e) zwischen dem zweiten Behälterraum (731) und den zweiten Rohren (43a) angeordnet ist.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 12, wobei eine Breite (A1) des zweiten Fluidströmungsraums (752e) kleiner als eine Breite (A4) des zweiten Behälterraums (731) in einer Strömungsrichtung (X) des dritten Fluids ist.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 12 oder 13, wobei die ersten Rohre (16a) und die zweiten Rohre (43a) in einer Strömungsrichtung (X) des dritten Fluids in mehreren Reihen angeordnet sind, und der erste Behälterraum (741) und der zweite Behälterraum (731) in der Strömungsrichtung (X) des dritten Fluids ausgerichtet ist.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 14, wobei der erste Behälterraum (741) einen ersten Fluidsammelraum (741b), der das erste Fluid sammelt, und einen ersten Fluidverteilungsraum (741a), der das erste Fluid verteilt, umfasst, der erste Fluidsammelraum (741b) und der erste Fluidverteilungsraum (741a) in der Stapelrichtung der ersten und zweiten Rohre (16a, 43a) ausgerichtet sind, der zweite Behälterraum (731) einen zweiten Fluidsammelraum (731b), der das zweite Fluid sammelt, und einen zweiten Fluidverteilungsraum (731a), der das zweite Fluid verteilt, umfasst, der zweite Fluidsammelraum (731b) und der zweite Fluidverteilungsraum (731a) in der Stapelrichtung der ersten und zweiten Rohre (16a, 43a) ausgerichtet sind.
Wärmetauscher gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die ersten Rohre (16a) in einer Strömungsrichtung (X) des dritten Fluids in mehreren Reihen angeordnet sind, und der Behälterabschnitt (16c) entlang der Strömungsrichtung (X) des dritten Fluids mehrere erste Behälterabschnitte (163a, 163b) bildet.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 16, wobei der zweite Fluidströmungsraum (162c) sich in der Strömungsrichtung (X) des dritten Fluids über die mehreren ersten Behälterräume (163a, 163b) erstreckt.
Wärmetauscher gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 17, wobei das erste Fluid und das zweite Fluid Wärmemedien sind, die in voneinander verschiedenen Fluidzirkulationskreisen zirkulieren.
Wärmetauscher gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 18, der als ein Verdampfer verwendet wird, der ein Kältemittel in einem Dampfkompressionskältemittelkreislauf verdampft, wobei das erste Fluid ein Kältemittel des Kältemittelkreislaufs ist, das zweite Fluid ein Wärmemedium ist, das Wärme von einer externen Wärmequelle aufnimmt, und das dritte Fluid Luft ist.
Wärmetauscher gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 18, der auf ein Fahrzeugkühlsystem angewendet wird, wobei das erste Fluid ein Wärmemedium ist, das Wärme einer ersten Vorrichtung im Fahrzeug, die während des Betriebs Wärme erzeugt, aufnimmt, das zweite Fluid ein Wärmemedium ist, das Wärme einer zweiten Vorrichtung im Fahrzeug, die während des Betriebs Wärme erzeugt, aufnimmt, und das dritte Fluid Luft ist.
Wärmetauscher, der umfasst: einen ersten Wärmeaustauschabschnitt (16) mit ersten Rohren (16a), durch die ein erstes Fluid strömt, der den Wärmeaustausch zwischen dem ersten Fluid und einem dritten Fluid, das auf Umfängen der ersten Rohre (16a) strömt, durchführt; einen zweiten Wärmetaustauschabschnitt (43) mit zweiten Rohren (43a), durch die ein zweites Fluid strömt, der den Wärmeaustausch zwischen dem zweiten und dem dritten Fluid, das auf Umfängen der zweiten Rohre (43a) strömt, durchführt; einen Behälterabschnitt (16c), der einen ersten Behälterraum (163a, 163b) bildet, der mit den ersten Rohren (16a) in Verbindung steht und das Sammeln des ersten Fluids aus den ersten Rohren (16a) und/oder das Verteilen des ersten Fluids an die ersten Rohre (16a) durchführt; einen dritten Fluiddurchgang (70a), durch den das dritte Fluid strömt; und eine Außenrippe (50), wobei wenigstens eines der ersten Rohre (16a) zwischen den zweiten Rohren (43a) angeordnet ist, wenigstens eines der zweiten Rohre (43a) zwischen den ersten Rohren (16a) angeordnet ist, der dritte Fluiddurchgang (70a) zwischen den ersten Rohren (16a) und den zweiten Rohren (43a) ausgebildet ist, die Außenrippe (50) in dem dritten Fluiddurchgang (70a) angeordnet ist, den Wärmeaustausch in den ersten und zweiten Wärmeaustauschabschnitten (43) fördert und die Wärmeübertragung zwischen dem durch die ersten Rohre (16a) strömenden ersten Fluid und dem durch die zweiten Rohre (43a) strömenden zweiten Fluid ermöglicht, der Behälterabschnitt (16c) eine Außenwandkomponente (161, 163), die eine Außenwand des Behälterabschnitts aufbaut, und ein Zwischenplattenelement (162), das innerhalb der Außenwandkomponente (161, 163) angeordnet ist, umfasst, der erste Behälterraum (163a, 163b) durch die Außenwandkomponente (161, 163) und das Zwischenplattenelement (162) definiert ist und sich auf einer zu den ersten Rohren (16a) entgegengesetzten Seite des Zwischenplattenelements (162) befindet, das Zwischenplattenelement (162) mit Verbindungslöchern (162a) versehen ist, durch die der erste Behälterraum (163a, 163b) mit den ersten Rohren (16a) in Verbindung steht, ein Seitenoberflächenabschnitt (801c) des Zwischenplattenelements (162) mit einem Vorsprung (801d) versehen ist, der einen Seitenwandabschnitt (161c) der Außenwandkomponente (161) berührt, der Seitenoberflächenabschnitt (801c) außer dem Vorsprung und der Seitenwandabschnitt (161c) einen Trennraum (803) dazwischen definieren, der durch das Zwischenplattenelement (162) von dem ersten Behälterraum (163a, 163b) getrennt ist, und der Seitenwandabschnitt (161c) außer einem Abschnitt, der den Vorsprung (801d) berührt, mit einer Aussparung (161d), die in Richtung des Trennraums (803) ausgehöhlt ist, oder einer Kerbe (161e), die in Richtung des Trennraums (803) eingekerbt ist, versehen ist.
Wärmetauscher, der umfasst: einen ersten Wärmeaustauschabschnitt (16) mit ersten Rohren (16a), durch die ein erstes Fluid strömt, und der den Wärmeaustausch zwischen dem ersten Fluid und einem dritten Fluid, das auf Umfängen der ersten Rohre (16a) strömt, durchführt; einen zweiten Wärmetaustauschabschnitt (43) mit zweiten Rohren (43a), durch die ein zweites Fluid strömt, und der den Wärmeaustausch zwischen dem zweiten und dem dritten Fluid, das auf Umfängen der zweiten Rohre (43a) strömt, durchführt; einen Behälterabschnitt (16c), der einen ersten Behälterraum (163a, 163b, 741) bildet, der mit den ersten Rohren (16a) in Verbindung steht und das Sammeln des ersten Fluids aus den ersten Rohren (16a) und/oder das Verteilen des ersten Fluids an die ersten Rohre (16a) durchführt; einen dritten Fluiddurchgang (70a), durch den das dritte Fluid strömt; und eine Außenrippe (50), wobei wenigstens eines der ersten Rohre (16a) zwischen den zweiten Rohren (43a) angeordnet ist, wenigstens eines der zweiten Rohre (43a) zwischen den ersten Rohren (16a) angeordnet ist, der dritte Fluiddurchgang (70a) zwischen den ersten Rohren (16a) und den zweiten Rohren (43a) ausgebildet ist, die Außenrippe (50) in den dritten Fluiddurchgängen (70a) angeordnet ist, den Wärmeaustausch in den ersten und zweiten Wärmeaustauschabschnitten (43) fördert und die Wärmeübertragung zwischen dem durch die ersten Rohre (16a) strömenden ersten Fluid und dem durch die zweiten Rohre (43a) strömenden zweiten Fluid ermöglicht, der Behälterabschnitt (16c) eine Außenwandkomponente (161, 163), die eine Außenwand des Behälterabschnitts aufbaut, und ein Zwischenplattenelement (162), das innerhalb der Außenwandkomponente (161, 163) angeordnet ist, umfasst, der erste Behälterraum (163a, 163b) von der Außenwandkomponente (161, 163) und dem Zwischenplattenelement (162) umgeben ist und sich auf einer zu den ersten Rohren (16a) entgegengesetzten Seite des Zwischenplattenelements (162) befindet, das Zwischenplattenelement (162) mit Verbindungslöchern (162a) ausgebildet ist, durch die der erste Behälterraum (163a, 163b) mit den Kältemittelrohren (16a) in Verbindung steht, das Zwischenplattenelement (162) ein rohrseitiges Plattenelement (801) und ein Trennplattenelement (802) umfasst, das rohrseitige Plattenelement (801) und das Trennplattenelement (802) in einer Dickenrichtung des Zwischenplattenelements (162) aufeinander gestapelt sind, das rohrseitige Plattenelement (801) derart angeordnet ist, dass es näher an den ersten Rohren (16a) als das Trennplattenelement (802) ist, das Trennplattenelement (802) näher an dem ersten Behälterraum (163a, 163b) als das rohrseitige Plattenelement (801) angeordnet ist, ein Seitenoberflächenabschnitt (801c) des rohrseitigen Plattenelements (801) mit einem Einschnitt (801e), der einwärtig von dem rohrseitige Plattenelement (801) eingeschnitten ist, versehen ist, und ein Teil des Seitenwandabschnitts (161c) der Außenwandkomponente (161), der dem Einschnitt (801e) entspricht, mit einer Kerbe (161e), die in Richtung des Einschnitts (801e) eingekerbt ist, oder einer Aussparung (161d), die in Richtung des Einschnitts (801e) eingekerbt ist, versehen ist.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 21 oder 22, wobei die Kerbe (161e) oder die Aussparung (161d) auf einem Endrand (161f) des Seitenwandabschnitts (161c) auf einer Seite der ersten Rohre (16a) ausgebildet ist und sich in dem Seitenwandabschnitt (161c) der Außenwandkomponente (161) von dem Seitenwandabschnitt (161c) einwärts erstreckt, und eine Breitenabmessung der Kerbe (161e) oder der Aussparung (161d) von dem Endrand (161f) des Seitenwandabschnitts (161c) auf der Seite der ersten Rohre (16a) einwärts von dem Seitenwandabschnitt (161c) auf einer Außenoberfläche des Seitenwandabschnitts (161c) kleiner wird.