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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wärmepumpe für ein Fahrzeug und betrifft - noch spezieller - eine Wärmepumpe für ein Fahrzeug, das einen Wärmetauscher für ein Kältemittel/Kühlmittel einschließt, der an einer Kältemittel-Umlaufleitung der Einlass-Seite eines äußeren Wärmetauschers montiert ist, um Wärme zwischen einem Kühlmittel, das in den äußeren Wärmetauscher eingefüllt ist, und einem Kühlmittel auszutauschen, das durch die elektronischen Einheiten des Fahrzeugs zirkuliert.
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Im Allgemeinen schließt eine Klimaanlage für ein Fahrzeug ein Kühlsystem zum Kühlen des Inneren des Fahrzeugs und ein Heizsystem zum Heizen des Inneren des Fahrzeugs ein.
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Auf der Verdampfer-Seite eines Kältemittel-Zyklus wandelt das Kühlsystem Luft in kalte Luft um durch Wärmetausch zwischen der Luft, die außerhalb eines Verdampfers vorbeistreicht, und Kältemittel, das innerhalb des Verdampfers strömt, um so das Innere des Fahrzeugs zu kühlen. Auf der Heizkörper-Seite eines Kältemittel-Zyklus wandelt das Heizsystem Luft in warme Luft um durch Wärmetausch zwischen Luft, die außerhalb des Heizkörpers vorbeistreicht und Kältemittel, das innerhalb des Heizkörpers strömt, um so das Innere des Fahrzeugs zu heizen.
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Dabei wurde im Unterschied zu einer Klimaanlage für das Fahrzeug eine Wärmepumpe angewendet, die selektiv ein Kühlen und Heizen durchführen kann durch Umstellen der Strömungsrichtung eines Kältemittels, das Gebrauch von einem Kältemittel-Zyklus macht. Beispielsweise schließt die Wärmepumpe zwei Wärmetauscher ein, von denen einer ein innerer Wärmetauscher ist, der innerhalb eines Klimaanlagen-Gehäuses montiert ist, um Wärme mit Luft auszutauschen, die in das Innere des Fahrzeugs geblasen wird, und der andere ein äußerer Wärmetauscher zum Austauschen von Wärme außerhalb des Klimaanlagen-Gehäuses ist, sowie ein hinsichtlich der Richtung anpassbares Ventil zum Ändern der Strömungsrichtung des Kältemittels.
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Daher dient entsprechend der Strömungsrichtung des Kältemittels durch das hinsichtlich der Richtung anpassbare Ventil der innere Wärmetauscher als Wärmetauscher zum Kühlen, wenn die Kühl-Betriebsweise in Betrieb ist, und dient als Wärmetauscher zum Heizen, wenn die Heiz-Betriebsweise in Betrieb ist.
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Verschiedene Arten von Wärmepumpen für das Fahrzeug wurden vorgeschlagen, und 1 veranschaulicht ein repräsentatives Beispiel für die Wärmepumpe für das Fahrzeug.
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Wie in 1 gezeigt, schließt die Wärmepumpe für das Fahrzeug ein: einen Kompressor 30 zum Komprimieren und Abführen von Kältemittel; einen inneren Wärmetauscher 32 zum Abgeben von Wärme des Kältemittels, das von dem Kompressor 30 abgeführt wird; ein erstes Expansionsventil 34 und ein erstes Umgehungsventil 36, die parallel zueinander montiert sind, um selektiv das Kältemittel hindurchtreten zu lassen, das durch den inneren Wärmetauscher 32 hindurchtritt; einen äußeren Wärmetauscher 48 zum Austauschen von Wärme mit dem Kältemittel, das durch das erste Expansionsventil 34 oder das erste Umgehungsventil 36 hindurchgelangt; einen Verdampfer 60 zum Verdampfen des durch den inneren Wärmetauscher 48 hindurchtretenden Kältemittels; einen Abscheider 62 zum Teilen des durch den Verdampfer 60 hindurchtretenden Kältemittels in ein Gasphasen-Kältemittel und ein Flüssigphasen-Kältemittel; ein zweites Expansionsventil 56 zum Expandieren des dem Verdampfer 60 zugeleiteten Kältemittels; und ein zweites Umgehungsventil 58, das parallel zu dem zweiten Expansionsventil 56 montiert ist, zum selektiven Verbinden der Auslass-Seite des äußeren Wärmetauschers 48 und der Einlass-Seite des Abscheiders 62.
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In 1 bezeichnet die Bezugsziffer 10 ein Klimaanlagen-Gehäuse, in dem der innere Wärmetauscher 32 und der Verdampfer 60 eingebettet sind, bezeichnet die Bezugsziffer 12 eine Klappe zum Steuern der Mischungsmenge von kalter Luft und warmer Luft und bezeichnet die Bezugsziffer 20 ein Gebläse, das an dem Einlass des Klimaanlagen-Gehäuses montiert ist.
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Wenn gemäß der Wärmepumpe, die die obige Struktur hat, die Wärmepumpen-Betriebsweise (Heiz-Betriebsweise) betrieben wird, sind das erste Umgehungsventil 36 und das zweite Expansionsventil 56 geschlossen, und das erste Expansionsventil 34 und das zweite Umgehungsventil 58 sind geöffnet. Darüber hinaus wird die Klappe 12 wie in 1 gezeigt betrieben. Dementsprechend tritt das von dem Kompressor 30 abgeführte Kältemittel durch den inneren Wärmetauscher 32, das erste Expansionsventil 34, den äußeren Wärmetauscher 48, das zweite Umgehungsventil 58 und den Abscheider 62 in dieser Reihenfolge und wird dann zu dem Kompressor 30 zurückgeführt. Mit anderen Worten: Der innere Wärmetauscher 32 dient als Heizeinrichtung und der äußere Wärmetauscher 48 dient als Verdampfer.
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Wenn die Klimaanlagen-Betriebsweise (Kühl-Betriebsweise) betrieben wird, sind das erste Umgehungsventil 36 und das zweite Expansionsventil 56 geöffnet, und das erste Expansionsventil 34 und das zweite Umgehungsventil 58 sind geschlossen. Weiter schließt die Klappe 12 einen Durchgang des inneren Wärmetauschers 32. Daher tritt das von dem Kompressor 30 abgeführte Kältemittel durch den inneren Wärmetauscher 32, das erste Umgehungsventil 36, den äußeren Wärmetauscher 48, das zweite Expansionsventil 56, den Verdampfer 60 und den Abscheider 62 in dieser Reihenfolge und wird danach zu dem Kompressor 30 zurückgeführt. Mit anderen Worten: Der Verdampfer 60 dient als Verdampfer, und der innere Wärmetauscher 32, der durch die Klappe 12 geschlossen wird, dient als Heizeinrichtung darin bei Betreiben in der Wärmepumpen-Betriebsweise.
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Dabei führt die Wärmepumpe für das Fahrzeug eine Kondensation lediglich durch den äußeren Wärmetauscher 48 aus, der in der Klimaanlagen-Betriebsweise (Kühl-Betriebsweise) ein Wärmetauscher des Luftkühl-Typs ist und führt ein Verdampfen in dem äußeren Wärmetauscher 48 in der Wärmepumpen-Betriebsweise (Heiz-Betriebsweise) aus.
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Jedoch muss im Fall der herkömmlichen Wärmepumpe für das Fahrzeug in der Klimaanlagen-Betriebsweise (Kühl-Betriebsweise) die Größe (Dicke oder wirksame Wärmetausch-Zone) des inneren Wärmetauschers 48 erhöht werden, um die Kühlleistung zu verbessern und den Energiebedarf zu reduzieren; jedoch begrenzt der kleine Raum im Motorraum eine Vergrößerung der Größe und eine Steigerung der Leistung.
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Darüber hinaus ist in der Wärmepumpen-Betriebsweise (Heiz-Betriebsweise) die herkömmliche Wärmepumpe in Bezug auf die Menge der Verdampfung von dem äußeren Wärmetauscher 48 begrenzt, um die Komponenten zu schützen und eine Haltbarkeit sicherzustellen, wenn die Außenlufttemperatur niedrig ist und der Wärmetauscher keine Wärme von der Außenluft absorbieren kann und Eis auf dem äußeren Wärmetauscher 48 gebildet wird, wenn die Außenlufttemperatur niedriger ist als die Temperatur des Kältemittels, das in den äußeren Wärmetauscher 48 eingeleitet wird, sodass dadurch die Heizleistung der Wärmepumpe verschlechtert wird und der Energiebedarf aufgrund der Verschlechterung der Wärmetausch-Wirkung des äußeren Wärmetauschers 48 erhöht wird.
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Die vorliegende Erfindung wurde in dem Bemühen gemacht, die oben genannten Probleme, die im Stand der Technik auftraten, zu lösen, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Wärmepumpe für ein Fahrzeug bereitzustellen, das einen Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher einschließt, der an einer Kältemittel-Umlaufleitung an der Einlass-Seite eines äußeren Wärmetauschers montiert ist, um Wärme zwischen Kühlmittel, das in den äußeren Wärmetauscher eingeleitet wird und Kühlmittel auszutauschen, das durch die elektronischen Einheiten des Fahrzeugs zirkuliert, um dadurch die Kühlleistung zu erhöhen und den Energiebedarf zu reduzieren, und zwar ohne einen Anstieg der Größe des äußeren Wärmetauschers durch Erhöhen der Kondensationsmenge, weil das Kältemittel Wärme abgibt, während es durch den Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher hindurchtritt und sich der äußere Wärmetauscher in der Klimaanlagen-Betriebsweise befindet, und die Heizleistung zu erhöhen und den Energiebedarf zu senken, indem der Wärmetauscher die Verdampfungsmenge erhöht, da das Kältemittel Wärme absorbiert, während es durch den Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher, den äußeren Wärmetauscher und ein Kühlaggregat in der Wärmepumpen-Betriebsweise hindurchtritt, und die Temperatur des Kältemittel erhöht, das in den äußeren Wärmetauscher eingeleitet wird, um ein Vereisen des äußeren Wärmetauschers zu verzögern.
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Um die obigen Aufgaben zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung eine Wärmepumpe für ein Fahrzeug bereit,die einschließt: einen Kompressor, der an einer Kältemittel-Umlaufleitung montiert ist, zum Komprimieren und Abführen von Kältemittel; einen inneren Wärmetauscher, der innerhalb eines Klimaanlagen-Gehäuses montiert ist, zum Austauschen von Wärme zwischen der Luft innerhalb des Klimaanlagen-Gehäuses und dem Kältemittel, das von dem Kompressor abgeführt wird; einen Verdampfer, der innerhalb des Klimaanlagen-Gehäuses montiert ist, zum Austauschen von Wärme zwischen der Luft innerhalb des Klimaanlagen-Gehäuses und dem, Kompressor zugeleiteten Kältemittel; einen äußeren Wärmetauscher, der außerhalb des Klimaanlagen-Gehäuses montiert ist, zum Austauschen von Wärme zwischen dem durch die Kältemittel-Umlaufleitung umlaufenden Kältemittel und der Außenluft; eine erste Expansions-Einrichtung, die an der Kältemittel-Umlaufleitung zwischen dem inneren Wärmetauscher und dem äußeren Wärmetauscher montiert ist, um selektiv von dem inneren Wärmetauscher abgeführtes Kältemittel zu expandieren; und eine zweite Expansions-Einrichtung, die an der Kältemittel-Umlaufleitung an der Einlass-Seite des Verdampfers montiert ist, um das dem Verdampfer zugeleitete Kältemittel zu expandieren; eine Kühlmittel-Umlaufleitung, die dafür konfiguriert ist, Kühlmittel in Richtung auf elektronische Einheiten des Fahrzeugs umlaufen zu lassen, um die elektronischen Einheiten zu kühlen; und einen Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher, der dafür konfiguriert ist, Wärme zwischen dem Kältemittel, das durch die Kältemittel-Umlaufleitung zwischen der ersten Expansions-Einrichtung und dem äußeren Wärmetauscher strömt, und dem Kühlmittel zu tauschen, das durch die Kühlmittel-Umlaufleitung umläuft; wobei das Kältemittel, das durch die Kältemittel-Umlaufleitung umläuft, Wärme zu dem Kühlmittel und der Außenluft abgibt, während es in der Klimaanlagen-Betriebsweise durch den Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher und den äußeren Wärmetauscher hindurchtritt, und das Kältemittel, das durch die Kältemittel-Umlaufleitung umläuft, Wärme von dem Kühlmittel und der Außenluft absorbiert, während es durch den Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher und den äußeren Wärmetauscher in der Wärmepumpen-Betriebsweise hindurchtritt.
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In einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt die vorliegende Erfindung eine Wärmepumpe für ein Fahrzeug bereit, das einschließt: einen Kompressor, der an einer Kältemittel-Umlaufleitung montiert ist, zum Komprimieren und Abführen von Kältemittel; einen inneren Wärmetauscher, der innerhalb eines Klimaanlagen-Gehäuses montiert ist, zum Austauschen von Wärme zwischen der Luft innerhalb des Klimaanlagen-Gehäuses und dem Kältemittel, das von dem Kompressor abgeführt wird; einen Verdampfer, der innerhalb des Klimaanlagen-Gehäuses montiert ist, zum Austauschen von Wärme zwischen der Luft innerhalb des Klimaanlagen-Gehäuses und dem dem Kompressor zugeleiteten Kältemittel; einen äußeren Wärmetauscher, der außerhalb des Klimaanlagen-Gehäuses montiert ist, zum Austauschen von Wärme zwischen dem durch die Kältemittel-Umlaufleitung umlaufenden Kältemittel und der Außenluft; eine erste Expansions-Einrichtung, die an der Kältemittel-Umlaufleitung zwischen dem inneren Wärmetauscher und dem äußeren Wärmetauscher montiert ist, um selektiv von dem inneren Wärmetauscher abgeführtes Kältemittel zu expandieren; eine zweite Expansions-Einrichtung, die an der Kältemittel-Umlaufleitung an der Einlass-Seite des Verdampfers montiert ist, um das dem Verdampfer zugeleitete Kältemittel zu expandieren; eine erste Umgehungs-Leitung, die die Kältemittel-Umlaufleitung auf der Einlass-Seite der zweiten Expansions-Einrichtung und die Kältemittel-Umlaufleitung auf der Auslass-Seite des Verdampfers miteinander verbindet und dafür sorgt, dass das Kältemittel die zweite Expansions-Einrichtung und den Verdampfer in der Wärmepumpen-Betriebsweise umgeht; ein Kühlaggregat, das an der ersten Umgehungs-Leitung montiert ist, um Wärme zwischen dem entlang der ersten Umgehungs-Leitung strömenden Kältemittel und dem durch die elektronischen Einheiten des Fahrzeugs umlaufenden Kühlmittel zu tauschen; einen Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher, der dafür konfiguriert ist, Wärme zwischen dem Kältemittel, das durch die Kältemittel-Umlaufleitung zwischen der ersten Expansions-Einrichtung und dem äußeren Wärmetauscher strömt, und dem Kühlmittel zu tauschen, das durch die elektronischen Einheiten des Fahrzeugs umläuft; und eine Kühlmittel-Umlaufleitung, die dafür konfiguriert ist, in der Klimaanlagen-Betriebsweise das Kühlmittel der elektronischen Einheiten des Fahrzeugs in Richtung auf den Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher umlaufen zu lassen und in der Wärmepumpen-Betriebsweise das Kühlmittel der elektronischen Einheiten in Richtung auf das Kühlaggregat umlaufen zu lassen.
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Wie oben beschrieben, kann deswegen, weil die Wärmepumpe für das Fahrzeug den Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher einschließt, der an der Kältemittel-Umlaufleitung auf der Einlass-Seite des äußeren Wärmetauschers montiert ist, um Wärme zwischen Kühlmittel, das in den äußeren Wärmetauscher eingeleitet wird, und Kühlmittel auszutauschen, das durch elektronische Einheiten des Fahrzeugs umläuft, die Wärmepumpe die Kühlleistung erhöhen und den Energiebedarf senken, und zwar ohne eine Erhöhung der Größe des äußeren Wärmetauschers durch Erhöhen der Kondensationsmenge, da das Kältemittel Wärme zweimal abgibt, während es durch den Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher und den äußeren Wärmetauscher in der Klimaanlagen-Betriebsweise hindurchtritt, und kann die Heizleistung erhöhen und den Energiebedarf senken durch Erhöhen der Verdampfungsmenge, da das Kältemittel Wärme dreimal absorbiert, während es durch den Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher, den äußeren Wärmetauscher und das Kühlaggregat in der Wärmepumpen-Betriebsweise hindurchtritt.
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Darüber hinaus kann die Wärmepumpe die Temperatur des Kältemittels, das in den äußeren Wärmetauscher eingeleitet wird, erhöhen, um ein Vereisen des äußeren Wärmetauschers zu verzögern oder zu entfernen, da das durch den Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher hindurchtretende Kältemittel in den äußeren Wärmetauscher eingespeist wird, nachdem es Wärme mit dem Kühlmittel ausgetauscht hat.
- 1 ist ein konfiguratives Diagramm eine herkömmliche Wärmepumpe für ein Fahrzeug.
- 2 ist ein konfiguratives Diagramm einer Klimaanlagen-Betriebsweise einer Wärmepumpe für ein Fahrzeug gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
- 3 ist ein konfiguratives Diagramm einer Wärmepumpen-Betriebsweise der Wärmepumpe für ein Fahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform
- 4 ist ein konfiguratives Diagramm einer Entfeuchtungs-Betriebsweise bei Durchführen der Wärmepumpen-Betriebsweise der Wärmepumpe für das Fahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform
- 5 ist ein konfiguratives Diagramm einer Enteisungs-Betriebsweise bei Durchführen der Wärmepumpen-Betriebsweise der Wärmepumpe für das Fahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform
- 6 ist ein schematisches Diagramm, das einen Betriebszustand der ersten Expansions-Einrichtung in der Wärmepumpe für das Fahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform zeigt.
- 7 ist eine Ansicht, die einen Kühler und einen Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher in der Wärmepumpe für das Fahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform zeigt.
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Es wird nun im Einzelnen Bezug genommen auf die bevorzugte Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren.
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Als erstes schließt eine Wärmepumpe für ein Fahrzeug ein: einen Kompressor 100, einen inneren Wärmetauscher 110, eine erste Expansions-Einrichtung 120, einen Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 220, einen äußeren Wärmetauscher 130, eine zweite Expansions-Einrichtung 140 und einen Verdampfer 160, die mit einer Kältemittel-Umlaufleitung (R) in dieser Reihenfolge verbunden sind, und es wird bevorzugt angewendet auf elektrische Fahrzeuge oder Hybrid-Fahrzeuge.
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Die Kältemittel-Umlaufleitung (R) ist derart konfiguriert, dass Kältemittel durch den Kompressor 100, den inneren Wärmetauscher 110, den Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 220, den äußeren Wärmetauscher 130, die zweite Expansions-Einrichtung 140, den Verdampfer 160 und den Kompressor 100 in der Klimaanlagen-Betriebsweise zirkuliert, und ist in der Weise konfiguriert, dass das Kältemittel durch den Kompressor 100, den inneren Wärmetauscher 110, die erste Expansions-Einrichtung 120, den Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 220, den äußeren Wärmetauscher 130 und den Kompressor 100 in der Wärmepumpen-Betriebsweise zirkuliert.
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In diesem Beispiel sind an der Kältemittel-Umlaufleitung (R) eine erste Umgehungs-Leitung (R1), die die zweite Expansions-Einrichtung 140 umgeht, und der Verdampfer 160 und eine zweite Umgehungs-Leitung (R2), die den äußeren Wärmetauscher 130 umgeht, parallel angeschlossen. Ein erstes Richtungs-Änderungsventil 191 ist an dem Verzweigungspunkt der ersten Umgehungs-Leitung (R1) montiert, und ein zweites Richtungs-Änderungsventil 192 ist an dem Verzweigungspunkt der zweiten Umgehungs-Leitung (R2) montiert.
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Daher zirkuliert in der Klimaanlagen-Betriebsweise - wie in 2 gezeigt - das von dem Kompressor 100 abgeführte Kältemittel durch den inneren Wärmetauscher 110, den Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 220, den äußeren Wärmetauscher 130, die zweite Expansions-Einrichtung 140, den Verdampfer 160 und den Kompressor 100 in dieser Reihenfolge. In diesem Beispiel dient der Verdampfer 160 als Verdampfer, und der Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 220 und der äußere Wärmetauscher 130 dienen als Kühler.
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In der Wärmepumpen-Betriebsweise zirkuliert - wie in 3 gezeigt - das von dem Kompressor 100 abgeführte Kühlmittel durch den inneren Wärmetauscher 110, eine Öffnung 128 der ersten Expansions-Einrichtung 120, den Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 220, den äußeren Wärmetauscher 130, die Umgehungs-Leitung (R1) und den Kompressor 100 in dieser Reihenfolge. In diesem Beispiel dient der innere Wärmetauscher 110 als Kühler, und der Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 220 und der äußere Wärmetauscher 130 dienen als Verdampfer. Das Kältemittel wird der zweiten Expansions-Einrichtung 140 und dem Verdampfer 160 nicht zugeleitet.
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In der Wärmepumpen-Betriebsweise zirkuliert Kühlmittel der elektronischen Einheiten des Fahrzeugs nicht in Richtung auf den Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 220, sondern absorbiert Wärme von dem Kühlmittel, das sich innerhalb des Kühlers 210 staut.
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Dabei kann während einer Entfeuchtung des Inneren des Fahrzeugs in der Wärmepumpen-Betriebsweise deswegen, weil eine Teilmenge des Kältemittels, das durch die Kältemittel-Umlaufleitung (R) zirkuliert, dem Verdampfer 160 über eine Entfeuchtungs-Leitung (R3) zugeleitet wird, die später beschrieben wird, die Wärmepumpe eine Entfeuchtung innerhalb des Fahrzeugs durchführen.
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Zuerst saugt der Kompressor 100, der an der Kältemittel-Umlaufleitung (R) montiert ist, Kältemittel an und komprimiert dieses, während er in der Weise arbeitet, dass er eine Antriebskraft von einem Verbrennungsmotor oder einem elektrischen Motor empfängt, und lässt dann das Kühlmittel in der Gasphase und bei hoher Temperatur und hohem Druck ab.
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Der Kompressor 100 saugt an und verdichtet das von dem Verdampfer 160 abgeführte Kältemittel und leitet dieses dem inneren Wärmetauscher 110 in der Klimaanlagen-Betriebsweise zu und saugt an und verdichtet das von dem äußeren Wärmetauscher 130 abgeführte und durch die erste Umgehungs-Leitung (R1) hindurchtretende Kältemittel und leitet dieses dem inneren Wärmetauscher 110 in der Wärmepumpen-Betriebsweise zu.
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Darüber hinaus saugt der Kompressor 100 an und verdichtet in der Entfeuchtungs-Betriebsweise deswegen, weil Kältemittel gleichzeitig dem Verdampfer 160 durch die erste Umgehungs-Leitung (R1) und die Entfeuchtungs-Leitung (R3) zugeleitet wird, die Kühlmittel-Ströme, die sich treffen, nachdem sie durch die erste Umgehungs-Leitung (R1) und den Verdampfer 160 hindurchgetreten sind und leitet das angesaugte Kältemittel dem inneren Wärmetauscher 110 zu.
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Der innere Wärmetauscher 110 ist im Inneren des Klimaanlagen-Gehäuses 150 montiert, und er ist verbunden mit der Kältemittel-Umlaufleitung (R) auf der Einlass-Seite des Kompressors 100 und tauscht so Wärme zwischen der Luft, die in das Innere des Klimaanlagen-Gehäuses 150 strömt, und dem Kältemittel aus, das dem Kompressor 100 zugeleitet wird.
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Der innere Wärmetauscher 110 dient als Kühler sowohl in der Klimaanlagen-Betriebsweise als auch in der Wärmepumpen-Betriebsweise.
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Der Verdampfer 160 dient als Verdampfer in der Klimaanlagen-Betriebsweise, wird jedoch in der Wärmepumpen-Betriebsweise gestoppt, da Kältemittel nicht zugeleitet wird, und er dient als Verdampfer in der Entfeuchtungs-Betriebsweise, da eine Teilmenge des Kältemittels zugeleitet wird.
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Darüber hinaus sind der innere Wärmetauscher 110 und der Verdampfer 160 in einer vorbestimmten Entfernung voneinander beabstandet innerhalb des Klimaanlagen-Gehäuses 150 angeordnet, und in diesem Beispiel sind sie in dieser Reihenfolge auf der stromaufwärts gelegenen Seite der Luftströmungsrichtung innerhalb des Klimaanlagen-Gehäuses 150 montiert.
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Daher wird in der Klimaanlagen-Betriebsweise, in der der Verdampfer 160 als Verdampfer dient, wie dies in 2 gezeigt ist, das Kältemittel im Zustand niedriger Temperatur und niedrigen Drucks, das von der zweiten Expansions-Einrichtung 140 abgeführt wird, dem Verdampfer 160 zugeleitet, und in diesem Beispiel wird Luft, die im Inneren des Klimaanlagen-Gehäuses 150 aufgrund der Tätigkeit des Gebläses (nicht gezeigt) strömt, in kalte Luft umgewandelt, indem sie Wärme mit dem Kältemittel im Verdampfer 160 austauscht, während sie durch den Verdampfer 160 hindurchtritt, und wird dann in das Innere des Fahrzeugs abgeführt, um dadurch das Innere des Fahrzeugs zu kühlen.
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In der Wärmepumpen-Betriebsweise, wie dies in 3 gezeigt ist, wird das Kältemittel im Zustand hoher Temperatur und hohen Drucks, das von dem Kompressor 100 abgeführt wird, dem inneren Wärmetauscher 110 zugeleitet, und in diesem Beispiel wird die Luft, die im Inneren des Klimaanlagen-Gehäuses 150 aufgrund der Tätigkeit des Gebläses (nicht gezeigt) strömt, in warme Luft umgewandelt, indem sie Wärme mit dem Kältemittel im inneren Wärmetauscher 110 austauscht, während sie durch den inneren Wärmetauscher 110 hindurchtritt, und wird dann in das Innere des Fahrzeugs abgeführt, um dadurch das Innere des Fahrzeugs zu heizen.
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Darüber hinaus ist eine Klappe 151 zum Anpassen der Menge an Luft, die den inneren Wärmetauscher 110 umgeht, und der Menge an Luft, die durch den inneren Wärmetauscher 110 hindurchtritt, zwischen dem Verdampfer 160 und dem inneren Wärmetauscher 110 innerhalb des Klimaanlagen-Gehäuses 150 montiert.
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Die Klappe 151 passt die Menge der den inneren Wärmetauscher 110 umgehenden Luft und die Menge der durch den inneren Wärmetauscher hindurchtretenden Luft an und steuert dabei passend die Temperatur der Luft, die von dem Klimaanlagen-Gehäuse 150 abgeführt wird.
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In diesem Beispiel wird in der Klimaanlagen-Betriebsweise - wie in 2 gezeigt - dann, wenn der Vorderseiten-Durchgang des inneren Wärmetauschers 110 vollständig durch die Klappe 151 geschlossen ist, weil die kalte Luft, die durch den Verdampfer 160 hindurchtritt, den inneren Wärmetauscher 110 umgeht und in das Innere des Fahrzeugs eingeleitet wird, ein maximales Kühlen durchgeführt. In der Wärmepumpen-Betriebsweise wird - wie in 3 gezeigt - dann, wenn der Durchgang, der den inneren Wärmetauscher 110 umgeht, vollständig von der or Klappe 151 verschlossen wird, deswegen, weil die gesamte Luft in warme Luft umgewandelt wird, während sie durch den inneren Wärmetauscher 110 hindurchtritt, und die warme Luft dem Inneren des Fahrzeugs zugeleitet wird, ein maximales Heizen durchgeführt.
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Weiter ist der äußere Wärmetauscher 130 außerhalb des Klimaanlagen-Gehäuses 150 montiert und ist mit der Kältemittel-Umlaufleitung (R) verbunden und tauscht so Wärme zwischen dem durch die Kältemittel-Umlaufleitung (R) zirkulieren Kältemittel und der Außenluft aus.
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In diesem Fall ist der äußere Wärmetauscher 130 auf der Vorderseite des Motorraums des Fahrzeugs montiert und tauscht so Wärme zwischen dem innerhalb des äußeren Wärmetauschers 130 strömenden Kältemittel und der Außenluft aus.
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In der Klimaanlagen-Betriebsweise gibt der äußere Wärmetauscher 130 Wärme ab wie ein Kühler, und in diesem Beispiel gibt das Kältemittel im Zustand hoher Temperatur und hohen Drucks, das innerhalb des äußeren Wärmetauschers 130 strömt, Wärme ab und wird gekühlt (kondensiert), während es Wärme mit der Außenluft austauscht. In der Wärmepumpen-Betriebsweise absorbiert der äußere Wärmetauscher 130 Wärme wie ein Verdampfer, und in diesem Fall absorbiert Kältemittel im Zustand niedriger Temperatur, das im Inneren des äußeren Wärmetauschers 130 strömt, Wärme und wird verdampft, während es Wärme mit der Außenluft austauscht.
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Zusätzlich ist ein Gebläse (nicht gezeigt), welches zwangsweise die Außenluft in Richtung auf den äußeren Wärmetauscher 130 schickt, an einer Seite des äußeren Wärmetauschers 130 montiert.
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Dabei ist der äußere Wärmetauscher 130 auf der Vorderseite innerhalb des Motorraums des Fahrzeugs montiert, und der Kühler 210, der später beschrieben wird, ist ebenfalls auf der Vorderseite innerhalb des Motorraums montiert. In diesem Beispiel ist der Kühler 210 auf derselben Linie in der Strömungsrichtung der Luft montiert, die durch den äußeren Wärmetauscher 130 hindurchtritt.
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Weiter expandiert die erste Expansions-Einrichtung 120 selektiv das von dem inneren Wärmetauscher 110 abgeführte Kältemittel entsprechend der Klimaanlagen-Betriebsweise oder der Wärmepumpen-Betriebsweise und schließt ein: ein Zwei-Wege-Ventil 125, das an der Kältemittel-Umlaufleitung (R) zwischen dem inneren Wärmetauscher 110 und dem äußeren Wärmetauscher 130 montiert ist, um ein Strömen des Kältemittels zuzulassen oder zu stoppen; und die Öffnung 128, die in dem Zwei-Wege-Ventil 125 angeordnet ist, um das Kältemittel zu expandieren.
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Die erste Expansions-Einrichtung 120 weist also das Zwei-Wege-Ventil 125 und die Öffnung 128 auf, die miteinander ausgebildet sind.
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6 veranschaulicht den Betriebszustand der ersten Expansions-Einrichtung 120. In 6 schließt das Zwei-Wege-Ventil 125 einen darin gebildeten Durchgang 126 zum Zulassen des Strömens des Kältemittels und ein Ventil-Element 127 zum Öffnen und Schließen des Durchgangs 126 ein.
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In diesem Beispiel ist die Öffnung 128 an dem Ventil-Element 127 ausgebildet, um das Kältemittel zu expandieren.
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Weiter ist eine Antriebs-Einrichtung 129 an einer Seite des Zwei-Wege-Ventils 125 montiert, um das Ventil-Element 127 zu öffnen und zu schließen.
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Die Antriebs-Einrichtung ist ein Magnet oder ein Schrittmotor, der das Ventil-Element 127 dazu bringt, eine geradlinige Hin- und Herbewegung zum Öffnen oder Schließen des Durchgangs durchzuführen.
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Daher tritt dann, wenn das Ventil-Element 127 des Zwei-Wege-Ventils 125 den Durchgang 126 öffnet, das Kältemittel durch das Zwei-Wege-Ventil 125 hindurch, ohne expandiert zu werden; jedoch tritt dann, wenn das Ventil-Element 127 des Zwei-Wege-Ventils 125 den Durchgang 126 schließt, das Kältemittel durch das Zwei-Wege-Ventil 125 hindurch, nachdem es expandiert wurde, während es durch die Öffnung 128 des Ventil-Elements 127 hindurchtritt.
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Wie oben beschrieben, wird das Zwei-Wege-Ventil 125 in der Klimaanlagen-Betriebsweise geschlossen, um das Kältemittel zu expandieren und zum Strömen durch die Öffnung 128 zu bringen, wird jedoch in der Wärmepumpen-Betriebsweise geöffnet, um das Kältemittel dazu zu bringen, im nicht-expandierten Zustand hindurch zu strömen.
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So kann deswegen, weil die erste Expansions-Einrichtung 120 das Zwei-Wege-Ventil 125 und die Öffnung 128 aufweist, die erste Expansions-Einrichtung 120 das Gewicht reduzieren und Installationsraum sichern.
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Zusätzlich ist die zweite Expansions-Einrichtung 140, die das dem Verdampfer 160 zugeleitete Kältemittel expandiert, an der Kältemittel-Umlaufleitung (R) auf der Einlass-Seite des Verdampfers 160 montiert, um das von dem äußeren Wärmetauscher 130 abgeführte Kältemittel zu expandieren und das Kältemittel dazu zu bringen, in den Verdampfer 160 einzuströmen.
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Die zweite Expansions-Einrichtung 140 kann ein Expansionsventil oder eine Öffnung sein.
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Zusätzlich ist die erste Umgehungs-Leitung (R1) in der Weise montiert, dass sie die Kältemittel-Umlaufleitung (R) auf der Einlass-Seite der zweiten Expansions-Einrichtung 140 und die Kältemittel-Umlaufleitung (R) auf der Auslass-Seite des Verdampfers 160 miteinander verbindet, sodass das durch die Kältemittel-Umlaufleitung (R) umlaufende Kältemittel selektiv die zweite Expansions-Einrichtung 140 und den Verdampfer 160 umgeht.
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Wie in den Figuren gezeigt ist, ist die erste Umgehungs-Leitung (R1) parallel mit der zweiten Expansions-Einrichtung 140 und dem Verdampfer 160 angeordnet. Mit anderen Worten: Die Einlass-Seite der ersten Umgehungs-Leitung (R1) ist mit der Kältemittel-Umlaufleitung (R) verbunden, die den äußeren Wärmetauscher 130 und die zweite Expansions-Einrichtung 140 miteinander verbindet, und die Auslass-Seite ist mit der Kältemittel-Umlaufleitung (R) verbunden, die den Verdampfer 160 und den Kompressor 100 miteinander verbindet.
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Als Ergebnis dessen strömt in der Klimaanlagen-Betriebsweise das durch den inneren Wärmetauscher 130 hindurchtretende Kältemittel in Richtung auf die zweite Expansions-Einrichtung 140 und den Verdampfer 160. Jedoch strömt in der Wärmepumpen-Betriebsweise das durch den äußeren Wärmetauscher 130 hindurchtretende Kältemittel direkt in Richtung auf den Kompressor 100 durch die erste Umgehungs-Leitung (R1) und umgeht die zweite Expansions-Einrichtung 140 und den Verdampfer 160.
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Dabei wird eine Änderung der Strömungsrichtung des Kältemittels gemäß der Klimaanlagen-Betriebsweise und der Wärmepumpen-Betriebsweise durch das erste Richtungs-Änderungsventil 191 erreicht.
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Das erste Richtungs-Änderungsventil 191 ist an dem Verzweigungspunkt der ersten Umgehungs-Leitung (R1) und der Kältemittel-Umlaufleitung (R) montiert und ändert so die Strömungsrichtung des Kältemittels in der Weise, dass das durch den äußeren Wärmetauscher 130 hindurchtretende Kältemittel in Richtung auf die erste Umgehungs-Leitung (R1) oder die zweite Expansions-Einrichtung 140 gemäß der Klimaanlagen-Betriebsweise oder der Wärmepumpen-Betriebsweise strömt.
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In diesem Beispiel ändert das erste Richtungs-Änderungsventil 191 die Strömungsrichtung des Kältemittels in der Weise, dass das durch den äußeren Wärmetauscher 130 hindurchtretende Kältemittel in Richtung auf die zweite Expansions-Einrichtung 140 und den Verdampfer 160 in der Klimaanlagen-Betriebsweise strömt und ändert die Strömungsrichtung des Kältemittels in der Weise, dass das Kältemittel, das durch den äußeren Wärmetauscher 130 hindurchtritt, in Richtung auf die Umgehungs-Leitung (R1) in der Wärmepumpen-Betriebsweise strömt.
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Dabei ist es bevorzugt, dass das erste Richtungs-Änderungsventil 191 an dem Verzweigungspunkt der Einlass-Seite der ersten Umgehungs-Leitung (R1) montiert ist.
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Darüber hinaus ist das Kühlaggregat 180, das Wärme zwischen dem Kältemittel, das entlang der ersten Umgehungs-Leitung (R1) strömt, und dem Kühlmittel tauscht (Abwärme), das durch die elektronischen Einheiten 200 des Fahrzeugs umläuft, an der ersten Umgehungs-Leitung (R1) montiert.
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Das Kühlaggregat 180 ist ein Wärmetauscher 181 des Wasserkühlungs-Typs zum Leiten der Abwärme der elektronischen Einheiten 200 des Fahrzeugs zu dem Kältemittel, das durch die erste Umgehungs-Leitung (R1) strömt, und schließt ein: einen Kältemittel-Wärmetausch-Teil 181a, in dem das Kältemittel strömt, das in der ersten Umgehungs-Leitung (R1) strömt, und einen Kühlmittel-Wärmetausch-Teil 181b, in dem das in den elektronischen Einheiten 200 des Fahrzeugs umlaufende Kühlmittel strömt.
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Dabei gibt es Motoren, Wandler und andere Einrichtungen als elektronische Einheiten 200 des Fahrzeugs.
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Darüber hinaus ist eine Kühlmittel-Umlaufleitung (W), die Kühlmittel in Richtung auf die elektronischen Einheiten 200 des Fahrzeugs umlaufen lässt, um die elektronischen Einheiten 200 zu kühlen, an den elektronischen Einheiten 200 des Fahrzeugs montiert.
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Der Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 220, der Wärme zwischen dem Kältemittel, das von der ersten Expansions-Einrichtung 120 zu dem äußeren Wärmetauscher 130 strömt, und dem Kühlmittel austauscht, das durch die Kühlmittel-Umlaufleitung (W) umläuft, ist an der Kältemittel-Umlaufleitung (R) zwischen der ersten Expansions-Einrichtung 120 und dem äußeren Wärmetauscher 130 montiert.
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Die Kühlmittel-Umlaufleitung (W) schließt ein: eine erste Kühlmittel-Umlaufleitung (W1), die das Kühlmittel der elektrischen Einheiten 200 in Richtung auf den Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 220 umlaufen lässt, und eine zweite Kühlmittel-Umlaufleitung (W2), die das Kühlmittel der elektronischen Einheiten 200 in Richtung auf das Kühlaggregat 180 umlaufen lässt. Daher lässt die Kühlmittel-Umlaufleitung (W) das Kühlmittel zu der ersten Kühlmittel-Umlaufleitung (W1) in der Klimaanlagen-Betriebsweise umlaufen und lässt das Kühlmittel zu der zweiten Kühlmittel-Umlaufleitung (W2) in der Wärmepumpen-Betriebsweise umlaufen.
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Mit anderen Worten: Wie in 2 gezeigt, lässt in der Klimaanlagen-Betriebsweise die Kühlmittel-Umlaufleitung (W) das Kühlmittel in Richtung auf die elektronischen Einheiten 200 und den Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 220 durch die erste Kühlmittel-Umlaufleitung (W1) umlaufen und leitet so die Abwärme der elektronischen Einheiten 200 des Fahrzeugs dem Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 220 zu. Darüber hinaus lässt - wie in 3 gezeigt - in der Wärmepumpen-Betriebsweise die Kühlmittel-Umlaufleitung (W) das Kühlmittel in Richtung auf die elektronischen Einheiten 200 und das Kühlaggregat 180 durch die zweite Kühlmittel-Umlaufleitung (W2) umlaufen und leitet so die Abwärme der elektronischen Einheiten 200 des Fahrzeugs dem Kühlaggregat 180 zu.
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Ein Richtungs-Änderungsventil 230 ist an einem Verzweigungspunkt zwischen der ersten Kühlmittel-Umlaufleitung (W1) und der zweiten Kühlmittel-Umlaufleitung (W2) montiert und ändert so die Strömungsrichtung des Kühlmittels, und eine Wasserpumpe (nicht gezeigt) zum Umlaufenlassen des Kühlmittels ist ebenfalls montiert.
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Weiter ist ein Kühler 210 des Luftkühl-Typs an der ersten Kühlmittel-Umlaufleitung (W1) montiert und kühlt so das durch die erste Kühlmittel-Umlaufleitung (W1) umlaufende Kühlmittel, und der Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 220 ist innerhalb des Kühlers 210 montiert.
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Daher tauscht das im Inneren des Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauschers 220 strömende Kältemittel Wärme mit dem innerhalb des Kühlers 210 strömenden Kühlmittel aus.
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Der Kühler 210 schließt ein: ein Paar Kopf-Tanks 211 und 212, die jeweils ein Einlass-Rohr 213 und ein Auslass-Rohr 214 aufweisen, die mit der ersten Kühlmittel-Umlaufleitung (W1) verbunden sind und voneinander in einem vorbestimmten Abstand beabstandet sind; eine Mehrzahl von Rohren 216, von denen beide End-Teile mit den Kopf-Tanks 211 und 212 verbunden sind und die Kopf-Tanks 211 und 212 miteinander verbinden; und Strahlungsrippen 217, die zwischen den Rohren 216 angeordnet sind.
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In diesem Beispiel ist der Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 220 in einem der Kopf-Tanks 211 und 212 eingesetzt und montiert.
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Daher gibt das Kältemittel, das durch den Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 220 strömt, Wärme ab und wird nach Austausch von Wärme mit dem Kühlmittel, das durch den Kühler 210 strömt, in der Klimaanlagen-Betriebsweise kondensiert und absorbiert Wärme und wird nach Austausch der Wärme mit dem Kühlmittel, das in dem Kühler 210 eingeschlossen ist, in der Wärmepumpen-Betriebsweise verdampft.
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Dabei ist ein zweites Richtungs-Änderungsventil 192 zum Ändern der Strömungsrichtung des Kältemittels an dem Verzweigungspunkt zwischen der zweiten Umgehungs-Leitung (R2) und der Kältemittel-Umlaufleitung (R) montiert und bringt so das Kältemittel, das durch die erste Expansions-Einrichtung 120 hindurchtritt, dazu, in Richtung auf den Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 220 in der Klimaanlagen-Betriebsweise und in der Wärmepumpen-Betriebsweise zu strömen, und bringt das Kältemittel dazu, in Richtung auf die zweite Umgehungs-Leitung (R2) zu strömen, wenn sich Eis auf dem äußeren Wärmetauscher 130 bildet.
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Zusätzlich ist eine Entfeuchtungs-Leitung (R3) an der Kältemittel-Umlaufleitung (R) montiert, um einen Teil des durch die Kältemittel-Umlaufleitung (R) umlaufenden Kältemittels dem Verdampfer 160 zuzuleiten, um eine Entfeuchtung des Inneren des Fahrzeugs durchzuführen.
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Die Entfeuchtungs-Leitung (R3) leitet einen Teil des Kältemittels, das durch die erste Expansions-Einrichtung 120 hindurchtritt, dem Verdampfer 160 zu.
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Mit anderen Worten: Die Entfeuchtungs-Leitung (R3) verbindet die Kältemittel-Umlaufleitung (R) auf der Auslass-Seite der ersten Expansions-Einrichtung 120 und die Kältemittel-Umlaufleitung (R) auf der Einlass-Seite des Verdampfers 160 miteinander.
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In den Figuren ist der Einlass der Entfeuchtungs-Leitung (R3) mit der Kältemittel-Umlaufleitung (R) zwischen der ersten Expansions-Einrichtung 120 und dem äußeren Wärmetauscher 130 verbunden, sodass ein Teil des Kältemittels einer Entfeuchtungs-Leitung (R3) zuströmt und dem Verdampfer 160 zugeleitet wird, bevor es in den äußeren Wärmetauscher 130 eingeleitet wird, nachdem es die erste Expansions-Einrichtung 120 durchlaufen hat.
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Darüber hinaus ist ein Ein-/Aus-Ventil 195, das die Entfeuchtungs-Leitung (R3) öffnet und schließt, an der Entfeuchtungs-Leitung (R3) montiert, sodass ein Teil des Kältemittels, das durch die erste Expansions-Einrichtung 120 hindurchtritt, zu der Entfeuchtungs-Leitung (R3) nur in der Entfeuchtungs-Betriebsweise strömen kann.
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Das Ein-/Aus-Ventil 195 öffnet die Entfeuchtungs-Leitung (R3) nur in der Entfeuchtungs-Betriebsweise, schließt jedoch die Entfeuchtungs-Leitung (R3) außerhalb der Entfeuchtungs-Betriebsweise.
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Dabei ist ein Auslass der Entfeuchtungs-Leitung (R3) mit der Kältemittel-Umlaufleitung (R) auf der Einlass-Seite des Verdampfers 160 verbunden, sodass das durch die Entfeuchtungs-Leitung (R3) hindurchtretende Kältemittel direkt in den Verdampfer 160 eingeleitet wird.
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Darüber hinaus ist ein Abscheider 170 an der Kältemittel-Umlaufleitung (R) auf der Einlass-Seite des Kompressors 100 montiert.
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Der Abscheider 170 teilt das Kältemittel, das dem Kompressor 100 zugeleitet wird, in das in flüssiger Phase befindliche Kältemittel und das in der Gasphase befindliche Kältemittel und leitet nur das in der Gasphase befindliche Kältemittel dem Kompressor 100 zu.
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Darüber hinaus ist eine elektrische Heizeinrichtung 115 zum Erhöhen der Heizwirkung weiter an der stromabwärts gelegenen Seite des inneren Wärmetauschers 110 innerhalb des Klimaanlagen-Gehäuses 150 montiert.
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Das bedeutet, dass die Wärmepumpe die Heizleistung verbessern kann durch Betreiben der elektrischen Heizeinrichtung 115 zu Beginn, um das Fahrzeug als Hilfswärmequelle zu starten, und es kann auch die elektrische Heizeinrichtung 115 betreiben, wenn der Wärmepumpe die Heizquelle fehlt.
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Es ist bevorzugt, dass die elektrische Heizeinrichtung 115 eine PTC-Heizung ist.
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Nachfolgend wird das Betreiben der Wärmepumpe für das Fahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform beschrieben.
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A. Klimaanlagen-Betriebsweise (Kühl-Betriebsweise) (siehe Figur 2)
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In der Klimaanlagen-Betriebsweise (Kühl-Betriebsweise) ist - wie in 2 gezeigt - die zweite Umgehungs-Leitung (R2) durch das zweite Richtungs-Änderungsventil 192 geschlossen, ist die erste Umgehungs-Leitung (R1) auch durch das erste Richtungs-Änderungsventil 191 geschlossen und öffnet das Ventil-Element 127 der ersten Expansions-Einrichtung 120 den Weg 126, sodass das Kältemittel in den nicht-expandierten Zustand strömt.
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Darüber hinaus lässt man das Kühlmittel zu den elektronischen Einheiten 200 und dem Kühler 210 durch die erste Kühlmittel-Umlaufleitung (W1) umlaufen.
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Dabei schließt mit dem Ziel, das maximale Kühlen zu erreichen, die Klappe 151 innerhalb des Klimaanlagen-Gehäuses 150 den Weg, der durch den inneren Wärmetauscher 110 hindurchgeht, sodass die in das Klimaanlagen-Gehäuse 150 durch das Gebläse eingeblasene Luft gekühlt wird, während sie durch den Verdampfer 160 hindurchtritt und den inneren Wärmetauscher 110 umgeht, um so dem Inneren des Fahrzeugs zugeleitet zu werden, sodass sie das Innere des Fahrzeugs kühlt.
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Anschließend wird ein Kältemittel-Umlauf-Prozess beschrieben.
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Das in der Gasphase befindliche Kältemittel im Zustand hoher Temperatur und hohen Drucks, das abgeführt wird, nachdem es in dem Kompressor 100 komprimiert wurde, wird dem inneren Wärmetauscher 110 zugeleitet, der im Inneren des Klimaanlagen-Gehäuses 150 montiert ist.
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Wie in 2 gezeigt, tritt das dem inneren Wärmetauscher 110 zugeleitete Kältemittel direkt durch die erste Expansions-Einrichtung 120 im nicht-expandierten Zustand hindurch, ohne Wärme mit der Luft auszutauschen, und tritt durch den Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 220 und den äußeren Wärmetauscher 130 in dieser Reihenfolge hindurch, da die Klappe 151 den Durchgang des inneren Wärmetauschers 110 schließt.
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In diesem Beispiel wird das durch den Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 220 hindurchtretende Kältemittel zuerst kondensiert (gibt Wärme ab), während es Wärme mit dem Kühlmittel im Inneren des Kühlers 210 austauscht, und wird dann in den inneren Wärmetauscher 130 geleitet und wird weiter kondensiert (gibt Wärme ab), während es Wärme mit der Außenluft austauscht, die den äußeren Wärmetauscher 130 durchläuft, sodass das in der Gasphase befindliche Kältemittel in das in flüssiger Phase befindliche Kältemittel umgewandelt wird.
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Danach wird das Kältemittel, das durch den äußeren Wärmetauscher 130 hindurchtritt, expandiert, während es durch die zweite Expansions-Einrichtung 140 hindurchtritt, sodass es ein Kältemittel im Zustand niedriger Temperatur und niedrigen Drucks wird, und wird danach in den Verdampfer 160 eingeleitet.
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Das in den Verdampfer 160 eingeleitete Kältemittel wird verdampft durch Austauschen von Wärme mit der Luft, die in das Klimaanlagen-Gehäuse 150 durch das Gebläse eingeblasen wird, und kühlt gleichzeitig die Luft aufgrund der Wärmeabsorption durch die latente Verdampfungswärme des Kältemittels, und danach wird die gekühlte Luft in das Innere des Fahrzeugs geleitet, um das Innere zu kühlen.
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Danach wird das von dem Verdampfer 160 abgeführte Kältemittel in den Kompressor 100 eingeleitet und beginnt erneut den obigen Zyklus.
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B. Wärmepumpen-Betriebsweise (siehe Figur 3)
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In der Wärmepumpen-Betriebsweise ist - wie in 3 gezeigt - die zweite Umgehungs-Leitung (R2) durch das zweite Richtungs-Änderungsventil 192 geschlossen und wird die erste Umgehungs-Leitung (R1) durch das erste Richtungs-Änderungsventil 191 geöffnet, sodass das Kältemittel nicht der zweiten Expansions-Einrichtung 140 und dem Verdampfer 160 zugeleitet wird.
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Darüber hinaus schließt das Ventil-Element 127 der ersten Expansions-Einrichtung 120 den Weg 126, sodass das Kältemittel expandiert wird, während es durch die Öffnung 128 hindurchtritt.
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Weiter läuft das Kühlmittel zu den elektronischen Einheiten 200 und dem Kühlaggregat 180 durch die zweite Kühlmittel-Umlaufleitung (W2) um.
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Zusätzlich schließt in der ersten Heiz-Betriebsweise die Klappe 151 innerhalb des Klimaanlagen-Gehäuses 150 den den inneren Wärmetauscher 110 umgehenden Weg, sodass die von dem Gebläse in das Klimaanlagen-Gehäuse 150 eingeblasene Luft in warme Luft geändert wird, während sie durch den inneren Wärmetauscher 110 hindurchtritt, nachdem sie durch den Verdampfer 160 hindurchgetreten ist, dessen Betrieb gestoppt wird, und wird dann dem Inneren des Fahrzeugs zugeleitet, um das Innere des Fahrzeugs zu heizen.
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Weiter wird der Kältemittel-Umlauf-Prozess beschrieben.
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Das in der Gasphase befindliche Kältemittel im Zustand hoher Temperatur und hohen Drucks, das abgeführt wird, nachdem es in dem Kompressor 100 komprimiert wurde, wird in den inneren Wärmetauscher 110 eingeleitet, der innerhalb des Klimaanlagen-Gehäuses 150 montiert ist.
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Das in der Gasphase befindliche Kältemittel im Zustand hoher Temperatur und hohen Drucks, das in den inneren Wärmetauscher 110 eingeleitet wurde, wird kondensiert, während es Wärme mit der Luft austauscht, die von dem Gebläse in das Klimaanlagen-Gehäuse 150 eingeblasen wird, und in diesem Beispiel wird die Luft, die durch den inneren Wärmetauscher 110 hindurchtritt, in warme Luft umgewandelt und dem Inneren des Fahrzeugs zugeleitet, um das Innere des Fahrzeugs zu heizen.
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Weiter wird das von dem inneren Wärmetauscher 110 abgeführte Kältemittel expandiert, während es durch die Öffnung 128 der ersten Expansions-Einrichtung 120 hindurchtritt, und wird so ein Kältemittel im Zustand niedriger Temperatur und niedrigen Drucks, und dieses tritt dann durch den Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 220 und den äußeren Wärmetauscher 130 in dieser Reihenfolge hindurch, die als Verdampfer dienen.
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In diesem Beispiel wird das durch den Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 220 hindurchtretende Kältemittel verdampft (absorbiert Wärme), während es Wärme mit dem Kühlmittel austauscht, das in dem Kühler 210 eingeschlossen ist, und danach wird es in den äußeren Wärmetauscher 130 eingeleitet und wird weiter verdampft (absorbiert Wärme), während es Wärme mit der Außenluft austauscht, die durch den äußeren Wärmetauscher 130 hindurchtritt.
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Anschließend tritt das durch den äußeren Wärmetauscher 130 hindurchtretende Kältemittel durch die erste Umgehungs-Leitung (R1) über das erste Richtungs-Änderungsventil 191 hindurch. In diesem Beispiel tauscht das die erste Umgehungs-Leitung (R1) passierende Kältemittel Wärme mit dem Kühlmittel (Abwärme) der elektronischen Einheiten 200 aus, das durch den Kühlmittel-Wärmetausch-Teil 181b hindurchtritt, während es durch den Kältemittel-Wärmetausch-Teil 181a des Wärmetauschers 181 des Wasserkühl-Typs hindurchtritt, und wird so zum dritten Mal verdampft (absorbiert Wärme) und wird danach in den Kompressor eingeleitet, um erneut in den obigen Zyklus einzutreten.
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C. Entfeuchtungs-Betriebsweise der Wärmepumpen-Betriebsweise (siehe Figur 4)
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Die Entfeuchtungs-Betriebsweise der Wärmepumpen-Betriebsweise wird nur in dem Fall betrieben, dass eine Entfeuchtung des Inneren des Fahrzeugs nötig ist, während das System in der Wärmepumpen-Betriebsweise von 3 betrieben wird.
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Daher werden nur Teile beschrieben, die verschieden von der ersten Heiz-Betriebsweise von 3 sind.
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In der Entfeuchtungs-Betriebsweise wird die Entfeuchtungs-Leitung (R3) zusätzlich durch das Ein-/Aus-Ventil 195 in den Zustand geöffnet, in dem die erste Heiz-Betriebsweise durchgeführt wird.
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Darüber hinaus schließt die Klappe 151 innerhalb des Klimaanlagen-Gehäuses 150 einen Durchgang, der den inneren Wärmetauscher 110 umgeht. Daher wird Luft, die durch ein Gebläse in das Klimaanlagen-Gehäuse 150 geblasen wird, gekühlt, während sie durch den Verdampfer 160 hindurchtritt, und wird dann in warme Luft umgewandelt, während sie den inneren Wärmetauscher 110 durchläuft, und wird dem Inneren des Fahrzeugs zugeleitet, sodass das das die Wärmepumpe das Innere des Fahrzeugs heizen kann.
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In diesem Beispiel minimiert deswegen, weil die Menge des dem Verdampfer 160 zugeleiteten Kühlmittels klein ist und die Luft-Kühlleistung niedrig ist, das die Wärmepumpe eine Änderung der Innentemperatur, sodass die Wärmepumpe die Luft entfeuchten kann, die durch den Verdampfer 160 hindurchtritt.
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Anschließend wird der Kühlmittel-Umlauf-Prozess beschrieben.
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Eine Teilmenge des durch den Kompressor 100, den inneren Wärmetauscher 110 und die Öffnung 128 der ersten Expansions-Einrichtung 120 hindurchtretenden Kältemittels durchläuft den Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 220 und den äußeren Wärmetauscher 130, und eine Teilmenge des Kältemittels durchläuft die Entfeuchtungs-Leitung (R3).
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Das durch den Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 220 und den äußeren Wärmetauscher 130 hindurchtretende Kältemittel wird verdampft, während es Wärme mit dem Kühlmittel und der Außenluft austauscht, und durchläuft danach die erste Umgehungs-Leitung (R1) über das erste Richtungs-Änderungsventil 191. In diesem Beispiel tauscht das die erste Umgehungs-Leitung (R1) durchlaufende Kältemittel Wärme mit dem Kühlmittel (Abwärme) der elektronischen Einheiten 200 aus, das den Kühlmittel-Wärmetausch-Teil 181b durchläuft, während es durch den Kältemittel-Wärmetausch-Teil 181a des Wärmetauschers 181 des Wasserkühl-Typs hindurchtritt, um verdampft zu werden.
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Das die Entfeuchtungs-Leitung (R3) durchlaufende Kältemittel wird dem Verdampfer 160 zugeleitet und wird verdampft, während es Wärme mit der Luft austauscht, die innerhalb des Klimaanlagen-Gehäuses 150 strömt.
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In dem obigen Prozess, wird die Luft, die den Verdampfer 160 durchläuft, entfeuchtet, und die entfeuchtete Luft wird in warme Luft umgewandelt, während sie den inneren Wärmetauscher 110 durchläuft, und wird danach dem Inneren des Fahrzeugs zugeleitet, um eine Entfeuchtung durchzuführen.
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Danach treffen die die Wärmepumpe die jeweils durch den Wärmetauscher 181 des Wasserkühl-Typs und durch den Verdampfer 160 hindurchlaufen, zusammen und werden in den Kompressor 100 eingeleitet, und danach wird der oben besprochene Zyklus erneut im Kreislauf durchlaufen.
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D. Enteisungs-Betriebsweise während der Wärmepumpen-Betriebsweise (siehe Figur 5)
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Die Enteisungs-Betriebsweise der Wärmepumpen-Betriebsweise wird in einem Fall betrieben, in dem sich Eis auf dem äußeren Wärmetauscher 130 bildet, oder in einem Fall, in dem die Temperatur der Außenluft niedriger ist als die festgesetzte Temperatur. Wie in 5 gezeigt ist, wird die zweite Umgehungs-Leitung (R2) durch das zweite Richtungs-Änderungsventil 192 geöffnet, und die erste Umgehungs-Leitung (R1) wird durch das erste Richtungs-Änderungsventil 191 geöffnet.
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Zusätzlich wird die Entfeuchtungs-Leitung (R3) durch das Ein-/Aus-Ventil 195 geschlossen, und das Kältemittel wird durch die Öffnung 128 der ersten Expansions-Einrichtung 120 expandiert, sodass die Wärmepumpe in eine Innenluft-Einström-Betriebsweise umgewandelt wird, um die Innenluft in das Klimaanlagen-Gehäuse 150 zu leiten.
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Zusätzlich läuft das Kühlmittel zu den elektronischen Einheiten 200 und dem Kühlaggregat 180 durch die zweite Kühlmittel-Umlaufleitung (W2) um.
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Weiter schließt in der Enteisungs-Betriebsweise die Klappe 151 innerhalb des Klimaanlagen-Gehäuses 150 den den inneren Wärmetauscher 110 umlaufenden Weg, sodass die von dem Gebläse in das Klimaanlagen-Gehäuse 150 eingeblasene Luft in warme Luft umgewandelt wird, während sie durch den inneren Wärmetauscher 110 hindurchtritt, nachdem sie durch den Verdampfer 160 hindurchgetreten ist, dessen Betrieb gestoppt wird, und wird danach dem Inneren des Fahrzeugs zugeleitet, um das Innere des Fahrzeugs zu heizen.
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Weiter wird der Kühlmittel-Umlauf-Prozess beschrieben.
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Das in der Gasphase befindliche Kältemittel im Zustand hoher Temperatur und hohen Drucks, das abgeführt wurde, nachdem es in dem Kompressor 100 komprimiert wurde, wird in den inneren Wärmetauscher 110 geleitet, der innerhalb des Klimaanlagen-Gehäuses 150 montiert ist.
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Das in der Gasphase befindliche Kältemittel im Zustand hoher Temperatur und hohen Drucks, das in den inneren Wärmetauscher 110 eingeleitet wurde, wird kondensiert, während es Wärme mit der von dem Gebläse in das Klimaanlagen-Gehäuse 150 eingeblasen Luft austauscht, und in diesem Beispiel wird die Luft, die durch den inneren Wärmetauscher 110 hindurchtritt, in warme Luft umgewandelt und wird dem Inneren des Fahrzeugs zugeleitet, um das Innere des Fahrzeugs zu heizen.
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Weiter wird das von dem inneren Wärmetauscher 110 abgeführte Kältemittel expandiert, während es durch die Öffnung 128 der ersten Expansions-Einrichtung 120 hindurchtritt, und wird so ein Kältemittel bei niedrigem Druck und niedriger Temperatur, und dieses strömt dann in die zweite Umgehungs-Leitung (R2), um den Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 220 und den äußeren Wärmetauscher 130 zu umgehen.
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Danach tritt das die zweite Umgehungs-Leitung (R2) durchlaufende Kältemittel durch die erste Umgehungs-Leitung (R1) über das erste Richtungs-Änderungsventil 191 hindurch. In diesem Beispiel tauscht das durch die erste Umgehungs-Leitung (R1) hindurchtretende Kältemittel Wärme mit dem Kühlmittel (Abwärme) der elektronischen Einheiten 200 aus, das durch den Kühlmittel-Wärmetausch-Teil 181b hindurchtritt, während es durch den Kältemittel-Wärmetausch-Teil 181a des Wärmetauschers 181 des Wasserkühl-Typs hindurchtritt und wird so verdampft, und es wird danach in den Kompressor 100 eingeleitet, um den obigen Zyklus erneut zu beginnen.
