DE112015000219T5

DE112015000219T5 - Außenwärmetauscher

Info

Publication number: DE112015000219T5
Application number: DE112015000219.7T
Authority: DE
Inventors: Jun Young Song; Hong-Young Lim; Kwang Hun Oh
Original assignee: Hanon Systems Corp
Current assignee: Hanon Systems Corp
Priority date: 2014-05-19
Filing date: 2015-04-30
Publication date: 2016-08-18
Also published as: KR20150133035A; US20170057320A1; WO2015178596A1; CN107041133A; US10625564B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Außenwärmetauscher und insbesondere einen Außenwärmetauscher vom Typ mit abwärts gerichteter Strömung aufweisend Kanäle mit zumindest drei Bahnen in einem Wärmepumpensystem für Fahrzeuge, bei welchem eine Strömungsverteilungseinrichtung, die sich in einer Höhenrichtung erstreckt, ferner in einem unteren Behälter ausgebildet ist, in dem der Kanal sich von einer Aufwärtsrichtung zu einer Abwärtsrichtung oder von einer Abwärtsrichtung zu einer Aufwärtsrichtung ändert, um einen Teil der Fläche eines unteren Abschnittes davon zu blockieren, um ein Kühlmittel daran zu hindern, ungleichmäßig verteilt zu werden, während Strömung sich in Richtung einer Rückseite des Kanals aufgrund einer Flüssigkeitsträgheit in einem Bereich konzentriert, in dem die Strömungsbahn sich verändert, wodurch das Vereisen beim Erwärmen verhindert wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Außenwärmetauscher und insbesondere einen Außenwärmetauscher vom Typ mit abwärts gerichteter Strömung aufweisend Kanäle mit zumindest drei Bahnen in einem Wärmepumpensystem für Fahrzeuge, in dem eine Strömungsverteilungseinrichtung, die sich in einer Höhenrichtung erstreckt, ferner in einem unteren Behälter ausgebildet ist, in dem der Kanal sich von einer Aufwärtsrichtung hin zu einer Abwärtsrichtung oder von einer Abwärtsrichtung hin zu einer Aufwärtsrichtung ändert, um einen Teil der Fläche eines unteren Abschnittes davon zu blockieren, um ein Kühlmittel daran zu hindern nicht gleichmäßig verteilt zu werden, während eine Strömung sich in Richtung einer Rückseite davon konzentriert, aufgrund einer Flüssigkeitsträgheit in einem Bereich, in dem die Strömungsbahn sich verändert, wodurch eine Vereisung beim Heizen verzögert wird.
Stand der Technik
Fahrzeuge, die einen Motor, der Benzin, Diesel und dergleichen als eine Leistungsquelle einsetzt, als eine Antriebsquelle verwenden sind ein Allgemein bekannter Fahrzeugtyp. Jedoch erfordern die Fahrzeuge zunehmend neue Energiequellen aufgrund verschiedener Faktoren, wie beispielsweise der Umweltverschmutzung der Energiequellen für Fahrzeuge und der Reduzierung der Erdölvorkommen. Derzeit treibt eine Technologie, die am nächsten zur kommerziellen Einführung ist, Fahrzeuge verwendend Elektrizität als eine Antriebsquelle an.
Jedoch, im Gegensatz zu den bekannten Fahrzeugen mit einem Motor verwendend Erdöl als eine Antriebsquelle, können elektrische Fahrzeuge nicht ein Heizsystem, welches Kühlwasser verwendet, verwenden. Das heißt, die bekannten Fahrzeuge aufweisend den Erdöl einsetzenden Motor als eine Antriebsquelle weisen einen erheblichen Wärmebetrag auf, der von dem Motor erzeugt wird, weisen ein Kühlwasserkreislaufsystem zum Kühlen des Motors auf und gestatten es dem Kühlwasser die Wärme zu verwenden, die von dem Motor absorbiert wird, um den Innenraum zu erwärmen. Jedoch, da die Antriebsquellen, die in den elektrischen Fahrzeugen verwendet werden, nicht so viel Wärme erzeugen, wie die, die von dem Motor erzeugt wird, weisen die elektrischen Fahrzeuge eine Grenze des Verwendens des bekannten Wärmeschemas auf.
Daher wurden verschiedene Forschungen für elektrische Fahrzeuge mit einer Wärmepumpe, die zu einem Klimaanlagensystem hinzugefügt wurde und die die Wärmepumpe als eine Wärmequelle verwenden oder die eine separate Wärmequelle, wie eine elektrische Heizeinrichtung oder dergleichen, umfassen, durchgeführt.
Wie in 1 dargestellt, ist ein Wärmepumpensystem für elektrische Fahrzeuge ausgebildet, aufweisend einen Kompressor 30, der ein Kühlmittel komprimiert und entlädt, einen Hochdruck-Wärmetauscher 32, der das Kühlmittel, das von dem Kompressor 30 entladen wird, abstrahlt, ein erstes Expansionsventil 34 und ein erstes Bypassventil 36, die in einer parallelen Anordnung vorgesehen sind, um wahlweise das Kühlmittel durch den Hochdruckwärmetauscher 32 passieren zu lassen, eine Außenmaschine 48, die den Wärmetausch mit Kühlmittel, welches durch das erste Expansionsventil 34 oder das erste Bypassventil 36 außen verläuft durchführt, einen Niedrigdruckwärmetauscher 60 zum Verdampfen des Kühlmittels, welches durch die Außenmaschine 48 tritt, einen Speicher 62, der das Kühlmittel, welches durch den Niedrigdruckwärmetauscher 60 hindurchtritt, in gasförmiges Kühlmittel und flüssiges Kühlmittel trennt, einen inneren Wärmetauscher 50, der die Wärme zwischen dem Kühlmittel, das dem Niedrigdruckwärmetauscher 60 bereitgestellt wird, und dem Kühlmittel, das zu dem Kompressor 30 zurückkehrt, durchführt und ein zweites Bypassventil 58, das parallel mit dem zweiten Expansionsventil vorgesehen ist, um wahlweise eine Ausgangsseite der Außenmaschine 48 mit einer Eingangsseite des Speichers 62 zu verbinden.
In 1 stellt Bezugszeichen 10 ein Klimaanlagengehäuse dar, in dem der Hochdruckwärmetauscher 32 und der Niedrigdruckwärmetauscher 60 eingebettet sind, Bezugszeichen 12 stellt eine Temperatursteuerklappe dar, die einen gemischten Betrag aus kalter Luft und heißer Luft steuert und Bezugszeichen 20 stellt einen Lüfter dar, der an dem Eingang des Klimaanlagengehäuses vorgesehen ist.
Gemäß dem bekannten Wärmepumpensystem für Fahrzeuge, das wie oben beschrieben konfiguriert ist, wenn ein Wärmepumpenmodus (Heizmodus) durchgeführt wird, werden das erste Bypassventil 36 und das zweite Expansionsventil 56 geschlossen und das erste Expansionsventil 34 und das zweite Expansionsventil 58 werden geöffnet. Ferner wird die Temperatursteuerklappe 12 wie in 1 dargestellt betrieben.
Daher verläuft das Kühlmittel, das aus dem Kompressor 30 austritt, der Reihe nach durch den Hochdruckwärmetauscher 32, das erste Expansionsventil 34, den Außenwärmetauscher 48, einen Hochdruckabschnitt 52 des inneren Wärmetauschers 50, das zweite Bypassventil 58, den Speicher 62 und einen Niedrigdruckabschnitt 54 des inneren Wärmetauschers 50 und kehrt anschließend zu dem Kompressor 30 zurück.
Das heißt, der Hochdruckwärmetauscher 32 dient als eine Heizeinrichtung und die Außenmaschine 48 dient als Verdampfer.
Wenn der Klimaanlagenmodus (Kühlmodus) in Betrieb ist, werden das erste Bypassventil 36 und das zweite Bypassventil 56 geöffnet und das erste Expansionsventil 34 und das zweite Expansionsventil 58 sind geschlossen. Ferner schließt die Temperatursteuerklappe 12 eine Leitung des Hochdruckwärmetauschers 32.
Daher tritt das Kühlmittel, das aus dem Kompressor 30 austritt, der Reihe nach durch den Hochdruckwärmetauscher 32, das erste Bypassventil 36, den Außenwärmetauscher 48, den Hochdruckabschnitt 52 des inneren Wärmetauschers 50, das zweite Bypassventil 56, den Niederdruckwärmetauscher 60, den Speicher 62 und den Niederdruckabschnitt 54 des inneren Wärmetauschers 50 und kehrt anschließend zu dem Kompressor 30 zurück. Das heißt, der Niederdruckwärmetauscher 60 dient als der Verdampfer und der Hochdruckwärmetauscher 32, der durch die Temperatursteuerklappe 12 verschlossen wurde, dient als die Heizeinrichtung ähnlich wie der Wärmepumpenmodus.
Als verwandte Technologie wird die koreanische Patentveröffentlichung mit der Veröffentlichungs-Nr. 10-2012-0103054 (die am 19. September 2012 offenbart wurde, Titel: Wärmepumpensystem für Fahrzeuge) offenbart.
Mithin wird in dem Heizmodus die Oberflächentemperatur rapide reduziert während der Außenwärmetauscher die Umgebungswärme in einem Zustand absorbiert, in dem die äußere Temperatur gering ist und als ein Ergebnis friert die Feuchtigkeit an der Oberfläche, um eine Vereisung zu erzeugen und kondensiertes Wasser wird während eines Entfrostungsvorganges, bei dem die Vereisung geschmolzen wird, entladen.
Der Außenwärmetauscher, welcher vom Querströmungstyp ist, weist ein Problem dahingehend auf, dass, wenn Pins/Rohre angeordnet werden, die Trocknungseigenschaft des Wassers, welches während dem Enteisungsprozess des Schmelzens der Vereisung geschmolzen wird, schlecht ist und folglich das Enteisen nicht gut durchgeführt wird und die geschmolzene Schmelze wieder friert und folglich ein Vereisen auftritt.
Auf der anderen Seite, ähnlich wie bei dem üblichen Verdampfer für Fahrzeuge, wird der Außenwärmetauscher vom Typ mit abwärts gerichteter Strömung gestaltet, um die geschmolzene Vereisung dazu zu bringen nach unten zu fließen, wodurch die Drainageeigenschaften gut werden und die Effizienz des Enteisungsmodus der Wärmepumpe sich verbessert.
Jedoch, sogar bei dem Außenwärmetauscher von Typ mit abwärts gerichteter Strömung wird ein Vereisen erzeugt, jedoch, wie in 2 dargestellt ist, ist eine Kühlmittelströmung gering in einigen Bahnen, in welchen der Kanal sich bei dem Wärmemodus verändert und folglich kann eine Fläche, in der das Vereisen nicht erzeugt wird, nachgewiesen werden. Der Grund ist der, dass da das gasförmige Kühlmittel hin zu dem verflüssigten Kühlmittel bei dem Kühlmodus verändert wird, jedoch das verflüssigte Kühlmittel sich zu dem gasförmigen Kühlmittel bei dem Heizmodus verändert, wenn die gleiche Bahn verwendet wird, eine Strömungsverteilung eines Kühlmittels nicht gleichmäßig im Inneren eines Kerns ist und folglich eine Nichterzeugungsfläche F des Frostens auftritt.
Ein Außenwärmetauscher vom Typ mit abwärts gerichteter Strömung 1', wie in 2 dargestellt, weist vier Bahnen auf. Hier werden Rohre 300' für jede Bahn verteilt, sodass die Anzahl an Säulen der Rohre 300' sich allmählich ausgehend von einer ersten Bahn in Richtung eines hinteren Endes reduziert.
Beim Beschreiben eines Außenwärmetauschers mit Rohren in 81 Spalten insgesamt werden die Rohre im Verhältnis von 30:24:15:12 = 1 Bahn:2 Bahn:3 Bahn:4 Bahn verteilt. In diesem Fall kann als ein Vereisungstestergebnis bestätigt werden, dass die Nichterzeugungsfläche des Vereisens ungefähr in einer Fläche eines hinteren Abschnittes 18 % der ersten Bahn und in einer Fläche eines Beginnabschnittes von 57 % der zweiten Bahn auftritt.
Bei dem Vereisen in dem Wärmepumpensystem wird es bevorzugt, dass es maximal verzögert stattfindet und es wird mehr bevorzugt, dass es gleichmäßig an der gesamten Oberfläche des Wärmetauschers auftritt, ohne in Richtung eines spezifischen Abschnittes der Oberfläche in Anbetracht der Leistungsfähigkeit konzentriert zu sein.
Daher muss ein Außenwärmetauscher für eine Wärmepumpe, der in der Lage ist das Vereisen maximal zu verzögern, entwickelt werden.
Offenbarung
Technisches Problem
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Außenwärmetauscher zur Verfügung zu stellen, der in der Lage ist, eine Kühlleistung beim Kühlen zur Verfügung zu stellen und ein Vereisen beim Erwärmen zu verzögern, indem er ein Kühlmittel daran hindert ungleichmäßig in einigen Bereichen des Außenwärmetauschers eines Wärmepumpensystem eines Fahrzeuges zu strömen.
Technische Lösung
Gemäß einem allgemeinen Aspekt umfasst ein Außenwärmetauscher 1 eines Wärmepumpensystems für Fahrzeuge mit einem Kanal mit zumindest drei Bahnen einen oberen Behälter 100 und einen unteren Behälter 200, in die Kühlmittel eingeführt wird, oder aus dehnen Kühlmittel entladen wird und die parallel zueinander vorgesehen sind, während sie voneinander um einen vorgegebenen Abstand in einer Höhenrichtung beabstandet sind; eine Vielzahl an Rohren 300, deren beiden Enden an dem oberen Behälter 100 und dem unteren Behälter 200 befestigt sind, um einen Kühlmittelkanal auszubilden; eine Vielzahl an Pins 400, die zwischen den Rohren 300 angeordnet sind; eine Flüssigkeitsaufnahmeeinrichtung 500, die mit dem oberen Behälter 100 oder dem unteren Behälter 200 verbunden ist; eine Schwallwand 600, die in dem oberen Behälter 100 oder dem unteren Behälter 200 vorgesehen ist, um eine Strömung des Kühlmittels zu steuern; und eine Strömungsverteilungseinrichtung 700, die in dem unteren Behälter 200 vorgesehen ist, in welcher der Kanal sich von einer Aufwärtsrichtung hin zu einer Abwärtsrichtung oder von einer Abwärtsrichtung sich hin zu einer Aufwärtsrichtung ändert und die sich in einer Höhenrichtung erstreckt, um einen Teil der Fläche eines unteren Abschnittes zu blockieren.
Die Strömungsverteilungseinrichtung 700 kann vorgesehen sein, um in Richtung nach vorne basierend auf einem zentralen Abschnitt von einer Fläche des unteren Behälters 200 in dem die Rohre 300, die einer zweiten Bahn entsprechen, angeordnet sind, beabstandet zu sein.
Die Strömungsverteilungseinrichtung 700 kann eine Schwallwandform 600 aufweisen und ein Strömungsdurchgangsloch 710 aufweisen, von dem ein Teil der Fläche eines oberen Abschnitts basierend auf einer zentralen Linie in einer Höhenrichtung geöffnet ist.
Die Strömungsverteilungseinrichtung 700 kann von außen durch eine Einführnut eingeführt werden, die an einer äußeren Wandoberfläche des unteren Behälters 200 ausgebildet ist.
Die Strömungsverteilungseinrichtung 700 kann ausgebildet werden, indem eine innere Wandoberfläche von einem Teil des unteren Behälters 200 dazu gebracht wird, sich nach innen zu erstrecken.
Die Strömungsverteilungseinrichtung 700 kann ausgebildet sein, sodass eine Höhe, die sich in Richtung einer Innenseite des unteren Behälters 200 erstreckt, gleich oder geringer als eine zentrale Linie in einer Höhenrichtung des unteren Behälters 200 ist.
Der obere Behälter 200 kann umfassen: einen Einführbehälter 110, der sich in einer Längsrichtung erstreckt und in den Kühlmittel eingeführt wird; einen Entladungsbehälter 120, der über dem Einführbehälter 110 in einer Höhenrichtung vorgesehen ist, während er parallel zu dem Einführbehälter 110 ist und mit dem Einführbehälter 110 über eine Verbindungsbahn 150 in Verbindung steht, um das Kühlmittel zu entladen; ein erstes Rohr 130, das in dem Einführbehälter 100 ausgebildet ist und in das das Kühlmittel eingeführt wird; und ein zweites Rohr 140, das in dem Entladungsbehälter 120 ausgebildet ist und das Kühlmittel entlädt.
Der Außenwärmetauscher kann ferner umfassen: einen Kanal einer vierten Bahn, sodass das Kühlmittel, das in den Einführbehälter 110 über das erste Rohr 130 eingeführt wird, sich zwischen dem unteren Behälter 200 und dem Einführbehälter 110 über das Rohr 300 bewegt.
Die Flüssigkeitsaufnahmeeinrichtung 500 kann umfassen: einen Körper 530 mit einem Inneren, das mit einem vorgegebenen Raum ausgebildet ist; ein erstes Verbindungsrohr 510, das zwischen einer Fläche des oberen Behälters 200, die einer dritten Bahn entspricht und einem Körper 530 verbunden ist, um das Kühlmittel zu führen, um in den Körper eingeführt zu werden; und ein zweites Rohr 520, das zwischen einer Fläche des unteren Behälters 200, die einer vierten Bahn entspricht, und dem Körper 530 verbunden ist, um das Kühlmittel zu führen, um aus dem Körper entladen zu werden. Der Außenwärmetauscher kann ferner umfassen: ein erstes Rohr 130, über das das Kühlmittel in den oberen Behälter 100 eingeführt wird; und ein zweites Rohr 140, über welches das Kühlmittel aus dem unteren Behälter 200 entladen wird.
Der Außenwärmetauscher kann ferner umfassen: einen Kanal einer drittem Bahn oder einer fünften Bahn, sodass das Kühlmittel, das in den oberen Behälter über das erste Rohr 130 eingeführt wird, sich zwischen dem oberen Behälter 100 und dem unteren Behälter 200 über die Rohre 300 bewegt und anschließend durch das zweite Rohr 140 entladen wird.
Wenn der Kanal des Kühlmittels die dritte Bahn ist, kann die Flüssigkeitsaufnahmeeinrichtung 500 einen Körper 530; ein erstes Verbindungsrohr 510, das zwischen einer Fläche des oberen Behälters 100, die einer zweiten Bahn entspricht, und dem Körper 530 verbunden ist, um das Kühlmittel zu führen, um in den Körper eingeführt zu werden und ein zweites Verbindungsrohr 520, das zwischen der Fläche des oberen Behälters 100, die der dritten Bahn entspricht, und dem Körper 530 verbunden ist, um das Kühlmittel zu führen, um aus dem Körper entladen zu werden, umfassen.
Wenn der Kanal des Kühlmittels die fünfte Bahn ist, kann die Flüssigkeitsaufnahmeeinrichtung 500 einen Körper 530, ein erstes Verbindungsrohr 510, das zwischen einer Fläche des oberen Behälters 100, die einer vierten Bahn entspricht, und dem Körper 530 verbunden ist, um das Kühlmittel zu führen, um in den Körper eingeführt zu werden; und ein zweites Verbindungsrohr 520, das zwischen der Fläche des oberen Behälters 100, die der fünften Bahn entspricht, und dem Körper 530 verbunden ist, um das Kühlmittel zu führen, um aus dem Körper entladen zu werden, umfassen.
Die Strömungsverteilungseinrichtung 700 kann jeweils in den Flächen des unteren Behälters 200 vorgesehen sein, in welchen die Rohre 300, die der zweiten Bahn und der vierten Bahn entsprechen, vorgesehen sind.
Bei einem Kühlmodus und einem Heizmodus des Wärmepumpensystems für Fahrzeuge kann das Kühlmittel über den gleichen Kanal eingeführt und entladen werden.
Vorteilhafte Effekte
Wie oben angeführt kann gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Außenwärmetauscher des Wärmepumpensystems für Fahrzeuge das Kühlmittel daran hindern, nicht gleichmäßig in einige Bereiche zu strömen, um die Kühlleistung beim Kühlen sicherzustellen und das Vereisen beim Erwärmen zu verzögern.
Um es genauer zu beschreiben, um das Problem zu bewältigen, dass bei dem Außenwärmetauscher vom Typ mit abwärts gerichteter Strömung aufweisend den Kanal mit mindestens drei Bahnen aufweist, das Kühlmittel nicht gleichmäßig verteilt wird, während die Strömung sich in Richtung der Rückseite davon aufgrund der Flüssigkeitsträgheit in dem Bereich konzentriert, in dem der Kanal sich von der Aufwärtsrichtung zu der Abwärtsrichtung oder von der Abwärtsrichtung zu der Aufwärtsrichtung verändert, wodurch einige Strömungen, die sich in Richtung der Rückseite davon konzentriert, nach vorne über die Flüssigkeitsaufnahmeeinrichtung verteilt werden können, die sich in der Höhenrichtung erstreckt, um einen Teil der Fläche des unteren Abschnittes zu blockieren.
Als ein Ergebnis kann die beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Vereisen daran hindern verstärkt bei dem spezifischen Abschnitt der gesamten Oberfläche stattzufinden, wodurch ein maximales Verzögern des Vereisens und das Reduzieren des Batterieverbrauchs des elektrischen Fahrzeuges, um die maximale Fahrdistanz zu erreichen, erreicht wird.
Ferner weist die beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den Typ mit abwärts gerichteter Strömung auf, um das geschmolzene Wasser dazu zu bringen nach unten während des Enteisungsvorganges des Schmelzens der Vereisung zu strömen, wodurch die Effizienz des Enteisungsmodus beim Betrieb der Wärmepumpe verbessert wird.
Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Konfigurationsdiagramm, das ein allgemeines Wärmepumpensystem für Fahrzeuge darstellt.
2 ist eine Vorderansicht, die eine Strömung eines Kühlmittels in dem bekannten Außenwärmetauscher darstellt.
3 ist ein Diagramm, das einen Nichterzeugungsbereich des Vereisens in 2 darstellt.
4 ist eine Vorderansicht, die eine Strömung eines Kühlmittels in einem Außenwärmetauscher gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
5 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines unteren Behälters in dem Außenwärmetauscher gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 und 7 sind Diagramme, die verschiedene Beispiele einer Strömungsverteilungseinrichtung in dem Außenwärmetauscher gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen.
8 und 9 sind Vorderansichten, die verschiedene Beispiele des Außenwärmetauschers gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen.
Beste Ausführungsform
Im Folgenden wird ein Außenwärmetauscher eines Wärmepumpensystems für Fahrzeuge gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweisend die oben erwähnte Struktur detaillierter unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Wie in 4 dargestellt, dient ein Außenwärmetauscher 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als ein Verdampfer in einem Heizmodus und als ein Kondensator in einem Kühlungsmodus in einem Wärmepumpensystem für Fahrzeuge, bei dem der existierende Kondensator in einem Typ mit abwärts gerichteter Strömung ausgebildet ist und folglich ein Kühlmittel in einer Höhenrichtung strömt.
Der Außenwärmetauscher 1 gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ausgebildet, um vorwiegend einen oberen Behälter 100, einen unteren Behälter 200, Rohre 300, eine Flüssigkeitsaufnahmeeinrichtung 500, eine Schwallwand 600 und eine Strömungsverteilungseinrichtung 700 aufzuweisen.
Der obere Behälter 100 und der untere Behälter 200 sind ausgebildet, um sich in einer Längenrichtung zu erstrecken und sind parallel zueinander vorgesehen, während sie voneinander um einen vorgegebenen Abstand in einer Höhenrichtung beabstandet sind und folglich wird das Kühlmittel in den oberen Behälter 100 und den unteren Behälter 200 eingeführt oder entladen.
Die Flüssigkeitsaufnahmeeinrichtung 500 kann ausgebildet sein, um einen Körper 530, der sich lang in der Höhenrichtung erstreckt und einen vorgegebenen Abstand aufweist, der darin ausgebildet ist, und ein erstes Verbindungsrohr 530, das zwischen dem oberen Behälter 100 oder dem unteren Behälter 200 und dem Körper 530 vorgesehen ist, um das Kühlmittel zu führen, um in den Körper 530 oder das zweite Verbindungsrohr 520 eingeführt zu werden, das zwischen dem oberen Behälter 100 oder dem unteren Behälter 200 Körper 530 verbunden ist, um das Kühlmittel zu führen, um aus dem Körper 530 entladen zu werden, aufzuweisen.
Das Rohr 300 weist beide Enden auf, die an dem oberen Ende 100 und dem unteren Behälter 200 befestigt sind, um einen Kanal des Kühlmittels auszubilden. Hier ist die Vielzahl an Rohren 300 parallel in einer Längenrichtung vorgesehen und Pins 400 sind zwischen den Rohren 300 angeordnet, um eine Wärmeübertragungsrate zu erhöhen.
In diesem Fall können der obere Behälter 100 und der untere Behälter 200 jeweils in einer Rohrform konfiguriert sein und können auch konfiguriert sein, um einen Ausgleichsbehälter zu, mit dem beide Enden des Rohrs 300 gekoppelt sind und einen Behälter zu umfassen, der mit dem Ausgleichsbehälter gekoppelt ist.
Die Schwallwand 600 ist in dem oberen Behälter 100 oder dem unteren Behälter 200 vorgesehen, um die Strömung des Kühlmittels zu steuern.
Der Außenwärmetauscher 1 gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ausgebildet, um einen Kanal mit zumindest drei Bahnen aufzuweisen. 4 zeigt ein Beispiel, bei dem der Außenwärmetauscher 1 einen Kanal mit vier Bahnen aufweist. 8 zeigt ein Beispiel, in dem der Außenwärmetauscher 1 einen Kanal mit drei Bahnen aufweist, und 9 zeigt ein Beispiel, in dem der Außenwärmetauscher 1 einen Kanal mit fünf Bahnen aufweist.
In diesem Fall kann der Außenwärmetauscher gemäß der beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, der die Flüssigkeitsaufnahmeeinrichtung 500 in dem oberen Behälter 100 oder dem unteren Behälter 200 gemäß der Bahn vorgesehen sein und der obere Behälter 100 kann ausgebildet sein, indem er in einen Einführbehälter 110, in den das Kühlmittel eingeführt wird, und einen Entladungsbehälter 120, aus dem das Kühlmittel entladen wird, unterteilt ist.
Ferner werden in dem Außenwärmetauscher 1 gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Einführung und Entladung des Kühlmittels nicht auf umgekehrte Weise zu dem Kühlmittel und dem Heizmodus des Wärmepumpensystems für Fahrzeuge ausgeführt, sondern das Kühlmittel wird durch die gleiche Leitung eingeführt und entladen.
Insbesondere umfasst der Außenwärmetauscher 1 gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ferner eine Strömungsverteilungseinrichtung 700, die in dem unteren Behälter 200 vorgesehen ist, in dem der Kanal sich von einer Aufwärtsrichtung hin zu einer Abwärtsrichtung oder von einer Abwärtsrichtung hin zu einer Aufwärtsrichtung verändert und erstreckt sich in einer Höhenrichtung, um einen Teil der Fläche eines unteren Abschnittes zu blockieren, wodurch das Problem dahingehend verbessert wird, dass das Kühlmittel nicht gleichmäßig verteilt wird, während sich die Strömung in Richtung einer Rückseite davon konzentriert, aufgrund einer Flüssigkeitsträgheit in einem Bereich, in dem der Kanal sich verändert.
In diesem Fall ist die Strömungsverteilungseinrichtung 700 vorgesehen, um vor dem Kanal vorgespannt zu sein, basierend auf einem Zentrum in einer Längsrichtung einer Fläche, in der das Kühlmittel entlang einer ersten Bahn fließt, welches eine erste Bahn ist und anschließend zu der zweiten Bahn in dem unteren Behälter 200 ansteigt, das heißt, die Fläche des unteren Behälters 200, in dem das Rohr 300, das der zweiten Bahn entspricht, positioniert ist, wodurch ein Teil der Strömung blockiert wird, der sich in Richtung der Rückseite davon konzentriert, um die Strömung zu dem Rohr 300 hin zu konzentrieren, das an der Vorderseite des Kanals angeordnet ist.
Wie in 6 dargestellt, ist die Strömungsverteilungseinrichtung 700 in einer Schwallwandform 600 ausgebildet und ist ausgebildet, um ein Strömungsdurchgangsloch 710 aufzuweisen, von dem ein Teil eines oberen Abschnittes in einer Höhenrichtung geöffnet ist, basierend auf einer zentralen Linie, um einen Teil der Strömung zu blockieren, der sich in Richtung der Rückseite davon konzentriert, aufgrund eines verschlossenen Abschnittes eines unteren Abschnittes davon, und als ein Ergebnis wird das Kühlmittel geführt, um nach vorne zu strömen und das Kühlmittel, von dem die Strömungsgeschwindigkeit gering ist, fließt durch das Durchgangsloch 710, wodurch die Strömung gleichmäßig verteilt wird.
In diesem Fall, ähnlich zu der Schwallwand 600, kann die Strömungsverteilungseinrichtung 700 durch ein Einführverfahren von außen durch eine Einführnut 210, die an einer äußeren Wandoberfläche des unteren Behälters 200 ausgebildet ist, angeordnet werden.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie in 7 dargestellt, kann die Strömungsverteilungseinrichtung 700 auch ausgebildet werden, indem ein Teil einer inneren Wandoberfläche des unteren Behälters 200 dazu gebracht wird, sich nach innen zu erstrecken.
In diesem Fall kann die Strömungsverteilungseinrichtung 700 ausgebildet sein, sodass die vorstehende Höhe sich nicht über die zentrale Linie in der Höhenrichtung des unteren Behälters 200 erstreckt.
Erneut wird der Außenwärmetauscher 1 gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
In dem Außenwärmetauscher 1 umfasst der obere Behälter 100 den Einführbehälter 110, der sich in der Längsrichtung erstreckt und in den das Kühlmittel eingeführt wird, den Entladungsbehälter 120, der über dem Einführbehälter 10 in der Höhenrichtung angeordnet ist, während er parallel zu dem Einführbehälter 110 ist, aus dem das Kühlmittel entladen wird, ein erstes Rohr 130, das in dem Einführbehälter 110 ausgebildet ist und in den das Kühlmittel eingeführt wird; und ein zweites Rohr 140, das in dem Entladungsbehälter 120 ausbildet ist und das das Kühlmittel entlädt und einen Kanal mit vier Bahnen aufweist, sodass die Flüssigkeitsaufnahmeeinrichtung 500 und der untere Behälter 200 miteinander verbunden werden.
In diesem Fall kann in der Flüssigkeitsaufnahmeeinrichtung 500 das erste Verbindungsrohr 510 zwischen der Fläche des unteren Behälters 200, die der dritten Bahn entspricht, und dem Körper 530 verbunden sein und das zweite Verbindungsrohr 520 kann zwischen der Fläche des unteren Behälters 200, die der vierten Bahn entspricht und dem Körper 530 verbunden sein.
In diesem Fall ist die Strömungsverteilungseinrichtung 700 angeordnet, um nach vorne innerhalb des unteren Behälters 200 vorgespannt zu sein, mit dem das Rohr 300, das der zweiten Bahn entspricht, verbunden ist, und die Schwallwand 600 ist zwischen der ersten Bahn und der zweiten Bahn, in dem oberen Behälter 100 zwischen der dritten Bahn und der vierten Bahn, zwischen der zweiten Bahn und der dritten Bahn und zwischen der dritten Bahn und der vierten Bahn vorgesehen.
Daher wird das Kühlmittel in dem Außenwärmetauscher 1 von 4 in den Einführbehälter 110 über das erste Rohr 130 eingeführt und strömt anschließend nach unten entlang des Rohrs 300 der ersten Bahn. In diesem Fall bewegt sich das Kühlmittel nach oben, während es gleichmäßig an das Rohr 300, das der zweiten Bahn entspricht, durch die Strömungsverteilungseinrichtung 700 verteilt wird.
Als nächstes verläuft das Kühlmittel durch den Einführbehälter 110 und strömt anschließend erneut zu dem unteren Behälter 200 des unteren Abschnittes entlang des Rohrs 300 der dritten Bahn und wird anschließend an das zweite Verbindungsrohr 530 über die Flüssigkeitsaufnahmeeinrichtung 500 durch das erste Verbindungsrohr 510 entladen.
Das Kühlmittel, das von der Flüssigkeitsaufnahmeeinrichtung 500 entladen wird, steigt zu dem Einführbehälter 110 entlang des Rohrs 300 der vierten Bahn an und wird anschließend an das zweite Rohr 140 entlang des Entladungsbehälters 120 über eine Verbindungsbahn 150 entladen, die mit dem Entladungsbehälter 120 verbunden ist.
Der Außenwärmetauscher 1, der in 8 und 9 dargestellt ist, umfasst das erste Rohr 130, durch welches das Kühlmittel in den oberen Behälter 100 eingeführt wird, das zweite Rohr 140, durch welches das Kühlmittel an den unteren Behälter 200 abgegeben wird und weist den Kanal der dritten Bahn oder der fünften Bahn auf, sodass die Flüssigkeitsaufnahmeeinrichtung 500 mit dem oberen Behälter 100 verbunden wird.
Das Kühlmittel in dem Außenwärmetauscher 1 von 8 wird in den oberen Behälter 100 über das erste Rohr 130 eingeführt und strömt anschließend nach unten entlang des Rohrs 300 der ersten Bahn. In diesem Fall bewegt sich das Kühlmittel nach oben, während es gleichmäßig an das Rohr 300, das der zweiten Bahn entspricht, über die Strömungsverteilungseinrichtung 700 verteilt wird.
Als nächstes wird das Kühlmittel in die Flüssigkeitsaufnahmeeinrichtung 500 über das erste Verbindungsrohr 510 eingeführt, das mit dem oberen Behälter 100 verbunden wird und wird anschließend über das zweite Verbindungsrohr 530 entladen und strömt folglich nach unten entlang des Rohrs 300 der dritten Bahn, um an das zweite Rohr 140 entladen zu werden.
In diesem Fall kann die Flüssigkeitsaufnahmeeinrichtung das erste Verbindungsrohr 510, das zwischen der Fläche des oberen Behälters 100, die der zweiten Bahn entspricht, und dem Körper 530 verbunden ist, um das Kühlmittel zu führen, um in den Körper eingeführt zu werden und das zweite Verbindungsrohr 520, das zwischen der Fläche des oberen Behälters 100, die der dritten Bahn entspricht, und dem Körper 530 verbunden ist, um das Kühlmittel zu führen, um aus dem Körper entladen zu werden, aufweisen.
Das Kühlmittel in dem Außenwärmetauscher 1 von 9 wird in den oberen Behälter über das erste Rohr 130 eingeführt und strömt anschließend nach unten entlang des Rohrs 300 der ersten Bahn. In diesem Fall bewegt sich das Kühlmittel nach oben, während es gleichmäßig an das Rohr 300, das der zweiten Bahn entspricht, über die Strömungsverteilungseinrichtung 700 verteilt wird. Anschließend verläuft das Kühlmittel durch den oberen Behälter 10 und strömt zu dem unteren Behälter 200 über das Rohr 300 der dritten Bahn. In diesem Fall wird das Kühlmittel gleichmäßig in das Rohr 300, das der vierten Bahn entspricht, über eine weitere Strömungsverteilungseinrichtung 700 verteilt, um nach oben zu strömen.
Als nächstes wird das Kühlmittel in die Flüssigkeitsaufnahmeeinrichtung 500 über das erste Verbindungsrohr 510 eingeführt, das mit dem oberen Behälter 100 verbunden ist und wird anschließend über das zweite Verbindungsrohr 530 entladen und strömt folglich nach unten entlang des Rohrs 300 der fünften Bahn, um an das zweite Rohr 140 entladen zu werden.
In diesem Fall kann in der Flüssigkeitsaufnahmeeinrichtung 500 das erste Verbindungsrohr 510 zwischen der Fläche des oberen Behälters 100, die der vierten Bahn entspricht, und dem Körper 530 verbunden sein und das zweite Verbindungsrohr 520 kann zwischen der Fläche des oberen Behälters 100, die der fünften Bahn entspricht, und dem Körper 530 verbunden sein.
Als ein Ergebnis ist es in dem Außenwärmetauscher vom Typ mit abwärts gerichteter Strömung 1 aufweisend den Kanal mit zumindest drei Bahnen gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung möglich, das Problem dahingehend zu verbessern, dass das Kühlmittel ungleichmäßig verteilt wird, während die Strömung sich in Richtung der Rückseite aufgrund der Flüssigkeitsträgheit in dem Bereich konzentriert, in dem der Kanal sich von der Aufwärtsrichtung hin zu der Abwärtsrichtung ändert oder von der Abwärtsrichtung hin zu der Aufwärtsrichtung ändert.
Ferner kann die beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Vereisen daran hindern, sich in Richtung des spezifischen Abschnittes der gesamten Oberfläche zu konzentrieren, wodurch maximal das Vereisen verzögert wird und der Batterieverbrauch des elektrischen Fahrzeuges reduziert wird, um die Fahrdistanz zu erhöhen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben erwähnten Ausführungsformen beschränkt, sondern kann verschieden angewendet werden und kann verschieden durch den Fachmann modifiziert werden, auf den sich die vorliegende Erfindung bezieht, ohne von dem Geist der vorliegenden Erfindung abzuweichen, der in den Ansprüchen beansprucht wird.

Claims

Außenwärmetauscher (1) eines Wärmepumpensystems für Fahrzeuge mit einem Kanal mit zumindest drei Bahnen umfassend: einen oberen Behälter (100) und einen unteren Behälter (200) in die ein Kühlmittel eingeführt wird und aus denen ein Kühlmittel entladen wird und die parallel zueinander angeordnet sind, während sie voneinander um einen vorgegebenen Abstand in einer Höhenrichtung beabstandet sind; eine Vielzahl an Rohren (300), deren beide Enden an dem oberen Behälter (100) und dem unteren Behälter (200) befestigt sind, um einen Kühlmittelkanal auszubilden; eine Vielzahl an Pins (400), die zwischen den Rohren (300) angeordnet ist; eine Flüssigkeitsaufnahmeeinrichtung (500), die mit dem oberen Behälter (100) oder dem unteren Behälter (200) verbunden ist; eine Schwallwand (600), die in dem oberen Behälter (100) oder dem unteren Behälter (200) angeordnet ist, um eine Strömung des Kühlmittels zu steuern; und eine Strömungsverteilungseinrichtung (700), die in dem unteren Behälter (200) angeordnet ist, in dem der Kanal sich von einer Aufwärtsrichtung hin zu einer Abwärtsrichtung oder von einer Abwärtsrichtung zu einer Aufwärtsrichtung verändert und die sich in einer Höhenrichtung erstreckt, um einen Teil der Fläche eines unteren Abschnittes zu blockieren.
Außenwärmetauscher nach Anspruch 1, bei dem die Strömungsverteilungseinrichtung (700) angeordnet ist, um nach vorne vorgespannt zu sein, basierend auf einem zentralen Abschnitt einer Fläche des unteren Behälters (200), in dem die Rohre (300), die einer zweiten Bahn entsprechen, angeordnet sind.
Außenwärmetauscher nach Anspruch 1, bei dem die Strömungsverteilungseinrichtung (700) eine Schwallwandform (600) aufweist und ein Strömungsdurchgangsloch (710) aufweist, von dem ein Teil der Fläche eines oberen Abschnittes in der Höhenrichtung basierend auf einer zentralen Linie geöffnet ist.
Außenwärmetauscher nach Anspruch 3, bei dem die Strömungsverteilungseinrichtung (700) von außen durch eine Einführnut eingeführt wird, die an einer äußeren Wandoberfläche des unteren Behälters (200) ausgebildet ist.
Außenwärmetauscher nach Anspruch 1, bei dem die Strömungsverteilungseinrichtung (700) ausgebildet wird, indem eine innere Wandoberfläche des unteren Behälters (200) dazu gebracht wird, sich nach innen zu erstrecken.
Außenwärmetauscher nach Anspruch 5, bei dem die Strömungsverteilungseinrichtung (700) ausgebildet ist, sodass eine Höhe, die sich in Richtung einer Innenseite des unteren Behälters erstreckt, gleich oder geringer als eine zentrale Linie in der Höhenrichtung des unteren Behälters (200) ist.
Außenwärmetauscher nach Anspruch 1, bei dem der obere Behälter (100) umfasst: einen Einführbehälter (110), der sich in einer Längsrichtung erstreckt und mit Kühlmittel gefüllt ist; einen Entladungsbehälter (120), der über dem Einführbehälter (110) in der Höhenrichtung angeordnet ist, während er parallel zu dem Einführbehälter (110) ist und mit dem Einführbehälter (110) über eine Verbindungsbahn (150) in Verbindung steht, um das Kühlmittel zu entladen; ein erstes Rohr (130), das in dem Einführbehälter (110) ausgebildet ist und in das Kühlmittel eingeführt wird; und ein zweites Rohr (140), das in dem Entladungsbehälter (120) ausgebildet ist und das Kühlmittel entlädt.
Außenwärmetauscher nach Anspruch 7, ferner umfassend: einen Kanal einer vierten Bahn, sodass das Kühlmittel, das in den Einführbehälter (110) über das erste Rohr (130) eingeführt wird, sich zwischen dem unteren Behälter (200) und dem Einführbehälter (110) über das Rohr (300) bewegt.
Außenwärmetauscher nach Anspruch 8, bei dem die Flüssigkeitsaufnahmeeinrichtung (500) umfasst: einen Körper (530) mit einem Inneren, das mit einem vorgegebenen Raum ausgebildet ist; ein erstes Verbindungsrohr (510), das zwischen einer Fläche des unteren Behälters (200), die der dritten Bahn entspricht und dem Körper (530) verbunden ist, um das Kühlmittel zu führen, um in den Körper eingeführt zu werden; und ein zweites Verbindungsrohr (520), das zwischen einer Fläche des unteren Behälters (200), die der vierten Bahn entspricht, und dem Körper (530) verbunden ist, um das Kühlmittel zu führen, um aus dem Körper entladen zu werden.
Außenwärmetauscher nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein erstes Rohr (130), durch welches das Kühlmittel in den oberen Behälter (100) eingeführt wird; und ein zweites Rohr (140), durch welches das Kühlmittel an den unteren Behälter (200) entladen wird.
Außenwärmetauscher nach Anspruch 10, ferner umfassend: einen Kanal einer dritten Bahn oder einer fünften Bahn, sodass das Kühlmittel, das in den oberen Behälter über das erste Rohr (130) eingeführt wird, sich zwischen dem oberen Behälter (100) und dem unteren Behälter (200) durch die Rohre (300) bewegt und anschließend durch das zweite Rohr (140) entladen wird.
Außenwärmetauscher nach Anspruch 11, bei dem, wenn der Kanal des Kühlmittels die dritte Bahn ist, die Flüssigkeitsaufnahmeeinrichtung (500) einen Körper (530), ein erstes Verbindungsrohr (510), das zwischen einer Fläche des oberen Behälters (100), die der zweiten Bahn entspricht, und dem Körper (530) verbunden ist, um das Kühlmittel zu führen, um in den Körper eingeführt zu werden und ein zweites Verbindungsrohr (520), das zwischen der Fläche des oberen Behälters (100), die der dritten Bahn entspricht, und dem Körper (530) verbunden ist, um das Kühlmittel zu führen, um aus dem Körper entladen zu werden, aufweist.
Außenwärmetauscher nach Anspruch 11, bei dem, wenn der Kanal des Kühlmittels die fünfte Bahn ist, die Flüssigkeitsaufnahmeeinrichtung (500) einen Körper (530), ein erstes Verbindungsrohr (510), das zwischen einer Fläche des oberen Behälters (100), die der vierten Bahn entspricht, und dem Körper (530) verbunden ist, um das Kühlmittel zu führen, um in den Körper eingeführt zu werden, und ein zweites Verbindungsrohr (520), das zwischen der Fläche des oberen Behälters (100), die der fünften Bahn entspricht, und dem Körper (530) verbunden ist, um das Kühlmittel zu führen, um aus dem Körper entladen zu werden, aufweist.
Außenwärmetauscher nach Anspruch 13, bei dem die Strömungsverteilungseinrichtung (700) jeweils in Bereichen des unteren Behälters (200) angeordnet ist, in denen die Rohre (300), die der zweiten Bahn und der vierten Bahn entsprechen, angeordnet sind.
Außenwärmetauscher nach Anspruch 1, bei dem in einem Kühlmodus und einem Wärmemodus des Wärmepumpensystems für Fahrzeuge das Kühlmittel durch den gleichen Kanal eingeführt und entladen wird.