DE19830329B4

DE19830329B4 - Kältemittelkondensator mit Unterkühlungsbereich

Info

Publication number: DE19830329B4
Application number: DE19830329.7A
Authority: DE
Inventors: Tetsuji Nobuta; Hiroki Matsuo; Masahiro Shimoya; Michiyasu Yamamoto; Etuo Hasegawa
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1997-07-10
Filing date: 1998-07-07
Publication date: 2018-07-26
Anticipated expiration: 2018-07-08
Also published as: DE19830329A1; US5875650A; FR2765956A1; FR2765956B1; JPH11304293A

Abstract

Kältemittelkondensator (2), umfassend- einen Kernbereich (23) mit einer Vielzahl von Röhrchen (24), die sich horizontal erstrecken und parallel zueinander angeordnet sind, wobei der Kernbereich (23) einen Kondensierungsbereich (39) zum Kühlen und Kondensieren des Kältemittels und einen Unterkühlbereich (40) bildet,- einen ersten und einen zweiten Sammelbehälter (21, 22), die an den beiden Seiten des Kernbereichs (23) angeordnet sind und mit den beiden Enden der Röhrchen (24) in Verbindung stehen, und- einen Aufnahmebehälter (31), der mit dem zweiten Sammelbehälter (22) einstückig zum Trennen des im Kondensierungsbereich (39) kondensierten Kältemittels in gasförmiges und flüssiges Kältemittel und zum Speichern des flüssigen Kältemittels ausgebildet ist,- wobei der zweite Sammelbehälter (22) einen oberen Raum (22a) in einem oberen Bereich aufweist, unddas flüssige Kältemittel vom Aufnahmebehälter (31) durch einen Kältemitteldurchtritt (34) und durch den oberen Raum (22a) in die Röhrchen (24) des Unterkühlbereichs (40) strömt, der oberhalb von dem Kondensierungsbereich (39) in dem Kernbereich (23) angeordnet ist, und- wobei der Aufnahmebehälter (31) und der zweite Sammelbehälter (22) an flachen Verbindungsflächen (32, 33) miteinander einstückig verbunden sind,- zwischen denen ein konkaver Bereich (32a, 33a) in einer der Verbindungsflächen ausgebildet ist, der sich nach oben und unten erstreckt, und den Kältemitteldurchtritt (34) bildet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kältemittelkondensator für eine Fahrzeug-Klimaanlage, in dem ein Kondensierungsbereich, in dem das Kältemittel kondensiert wird, und ein Unterkühlungsbereich, in dem das in einem Aufnahmebehälter abgeschiedene flüssige Kältemittel unterkühlt wird, einstückig ausgebildet sind.
JP 8-219 588 A offenbart einen Kältemittelkondensator, der einen Unterkühlungsbereich und einen Aufnahmebehälter einstückig aufweist. Das in dem Aufnahmebehälter abgeschiedene flüssige Kältemittel wird in dem Unterkühlungsbereich unterkühlt, um die Kühlleistung zu verbessern. Der Aufnahmebehälter ist mit dem Kältemittelkondensator zur kleinen Gestaltung eines Raums einstückig ausgebildet, in dem der Kältemittelkondensator und der Aufnahmebehälter eingebaut sind.
Der herkömmliche Kältemittelkondensator besitzt einen ersten und einen zweiten Sammelbehälter, die sich in der Richtung nach oben und nach unten erstrecken, und einen dazwischen angeordneten Kernbereich, der mehrere Röhrchen aufweist, durch die das Kältemittel horizontal hindurchströmt. Eine Kältemittel-Einlaßleitungsverbindung ist an dem oberen Ende des ersten Sammelbehälters vorgesehen; und eine Kältemittel-Auslaßleitungsverbindung ist an dem unteren Ende des ersten Sammelbehälters vorgesehen.
Die Innenräume der beiden Sammelbehälter sind in mehrere Räume in Richtung nach oben und nach unten unterteilt; somit strömt und fließt das Kältemittel von der Kältemittel-Einlaßleitungsverbindung aus und in dem Sammelbehälter und in dem Kernbereich.
Der Aufnahmebehälter ist einstückig mit dem zweiten Sammelbehälter ausgebildet, und sein Innenraum steht mit dem zweiten Sammelbehälter über ein erstes Verbindungsloch in kommunizierender Verbindung, das an dem unteren Bereich des Sammelbehälters ausgebildet ist. Das in dem Kondensierungsbereich kon densierte flüssige Kältemittel strömt in den Aufnahmebehälter durch das erste Verbindungsloch hindurch ein und wird dort gespeichert.
Ein zweites Verbindungsloch ist unterhalb des ersten Verbindungslochs ausgebildet, und ein Trennelement bzw. Abscheider ist in dem zweiten Sammelbehälter zum Abtrennen des ersten Verbindungslochs von dem zweiten Verbindungsloch vorgesehen. Hierdurch strömt das flüssige Kältemittel in den Aufnahmebehälter in den zweiten Sammelbehälter durch das zweite Verbindungsloch hindurch ein und durch den Unterkühlungsbereich hindurch, während es unterkühlt wird. Das unterkühlte flüssige Kältemittel strömt aus dem Kältemittelkondensator durch den ersten Sammelbehälter und die Kältemittel-Auslaßleitungsverbindung hindurch aus.
Bei dem herkömmlichen Kältemittelkondensator strömt das flüssige Kältemittel aus dem Aufnahmebehälter an einer Stelle in der Nähe des Bodens des Aufnahmebehälters zur konstanten Zuführung des flüssigen Kältemittels in den Unterkühlungsbereich sogar dann aus, wenn die Menge des flüssigen Kältemittels in dem Aufnahmebehälter entsprechend der Veränderung der Kühllast schwankt. Das heißt, der Unterkühlungsbereich ist an dem untersten Bereich des Kernbereichs angeordnet.
Wenn jedoch der Fahrzeugmotor im Leerlauf arbeitet, um beispielsweise auf ein Verkehrssignal zu warten, kann die Kühlluft, die durch den Kältemittelkondensator und einen Fahrzeugkühler hindurchgetreten ist, zu der luftstromaufwärtigen Seite des Kondensators durch den unteren Bereich des Kondensators hindurch infolge des Betriebs eines Kühllüfters geführt werden, da es keinen durch die Fahrt des Fahrzeugs erzeugten Luftstrom gibt. Diese Kühlluft besitzt eine hohe Temperatur, weil sie durch den Kondensator und den Fahrzeugkühler hindurchgetreten ist, und erhitzt bzw. erwärmt den unteren Bereich des Kondensators. Daher wird die Kühlleistung des Unterkühlungsbereichs verringert, und wird die Größe der Unterkühlung des flüssigen Kältemittels verringert.
Aus der JP 09166371 A ist ein Unterkühlungsbereich oberhalb des Kondensierungsbereichs bekannt, der in einem Kernbereich angeordnet ist.
Die Erfindung ist angesichts des vorstehend angegebenen Problems geschaffen worden, und es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Kältemittelkondensator mit einem Unterkühlungsbereich zu schaffen, der die Beeinträchtigung der Unterkühlungsleistung verhindert, die durch die Luft mit der hohen Temperatur verursacht ist, die durch den Kältemittelkondensator hindurchtritt.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
Unter einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Unterkühlungsbereich an einer oberen Stelle eines Kernbereichs angeordnet, das heißt, der Unterkühlungsbereich ist oberhalb des Kondensierungsbereichs angeordnet.
Somit wird, wenn der Fahrzeugmotor im Leerlauf arbeitet und Kühlluft mit hoher Temperatur, die durch den Kältemittelkondensator und den Fahrzeugkühler hindurchgetreten ist, zu der luftstromaufwärtigen Seite des Kondensators durch den unteren Bereich des Kondensators hindurch geführt wird, weil der Unterkühlungsbereich an der oberen Stelle des Kondensierungsbereichs angeordnet ist, der Unterkühlungsbereich nicht durch die Hochtemperatur-Luft beeinflusst.
Daher wird die Kühlleistung des Unterkühlungsbereichs in einer guten Größe aufrechterhalten, und wird die Herabsetzung des Unterkühlungsgrades des flüssigen Kältemittels überwunden.
Unter einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Kältemitteldurchtritt in einer Verbindungsfläche zwischen einem Aufnahmebehälter und einem Sammelbehälter ausgebildet, und ist ein oberer Raum in dem Sammelbehälter ausgebildet, damit der Kältemitteldurchtritt mit einem Unterkühlungsbereich in kommunizierender Verbindung gebracht.
Somit wird das flüssige Kältemittel in dem Aufnahmebehälter in den Unterkühlungsbereich durch den Kältemitteldurchtritt und den oberen Raum hindurch eingeführt, ohne eine äußere Kältemittelleitung vorzusehen, wodurch die Herstellung vereinfacht und deren Kosten herabgesetzt sind.
Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung sind aus der nachfolgenden Detailbeschreibung bevorzugter Ausführungsformen bei gemeinsamer Betrachtung mit den beigefügten Zeichnungen leichter ersichtlich, in denen zeigen:

1 eine Vorderansicht eines Kältemittelkondensators gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 einen Schnitt entlang der Linie II-II von 1;
3 eine auseinandergezogene Ansicht mit der Darstellung einer Verbindungsfläche zwischen einem Aufnahmebehälter und einem zweiten Sammelbehälter bei dem Kältemittelkondensator der ersten Ausführungsform;
4 einen Schnitt mit der Darstellung eines Aufnahmebehälters und eines zweiten Sammelbehälter gemäß einer zweiten Ausführungsform, wobei dieser Schnitt dem Schnitt entlang der Linie II-II in 1 entspricht;
5 eine auseinandergezogene Ansicht mit der Darstellung einer Verbindungsfläche zwischen einem Aufnahmebehälter und einem zweiten Sammelbehälter bei dem Kältemittelkondensator der zweiten Ausführungsform;
6 eine Vorderansicht eines Kältemittelkondensators gemäß einer dritten Ausführungsform;
7 einen Schnitt entlang der Linie VII-VII von 6;
8 einen Schnitt entlang der Linie VIII-VIII von 6;
9 eine auseinandergezogene Ansicht mit der Darstellung einer Verbindungsfläche zwischen einem Aufnahmebehälter und einem zweiten Sammelbehälter bei dem Kältemittelkondensator der dritten Ausführungsform;
10 eine Vorderansicht eines Kältemittelkondensators gemäß einer vierten Ausführungsform; und
11 eine vergrößerte Ansicht mit der Darstellung des Hauptteils des Kältemittelkondensators der vierten Ausführungsform.

Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.
(Erste Ausführungsform)
Bei der ersten Ausführungsform wird ein erfindungsgemäßer Kältemittelkondensator bei einem Kältezyklus für eine Fahrzeug-Klimaanlage verwendet. Der Kältezyklus umfaßt einen Kompressor 1, einen Kältemittelkondensator 2, einen mit dem Kondensator 2 einstückig ausgebildeten Aufnahmebehälter, ein Schauglas 3, ein auf Temperatur ansprechendes Expansionsventil 4 und einen Kältemittelverdampfer 5. Diese Bauteile sind miteinander über eine Kältemittelleitung, die aus Metall oder Gummi hergestellt ist, in der angegebenen Reihenfolge verbunden.
Der Kompressor 1 ist durch die Aufnahme der Antriebskraft von einem Fahrzeugmotor über eine elektromagnetische Kupplung 1a angetrieben. Der Kompressor 1 saugt das Kältemittel an, komprimiert es und gibt es ab. Der Kältemittelkondensator 2 kühlt das gasförmige Kältemittel, das von dem Kompressor abgegeben wird, und kondensiert es zu flüssigem Kältemittel und unterkühlt dasselbe weiter. Der Kältemittelkondensator 2 ist in bekannter Weise an der vordersten Stelle (an der Frontstelle eines Fahrzeugkühlers für einen Motor) in dem Motorraum des Fahrzeugs angeordnet. Der Kältemittelkondensator wird mit Hilfe von Kühlluft gekühlt, die mittels eines Kühlgebläses sowie des Fahrzeugkühlers erzeugt wird.
Das auf Temperatur reagierende Expansionsventil 4 wirkt druckreduzierend und expandiert das flüssige Kältemittel, das in dem Kältemittelkondensator 2 unterkühlt wird, zu Kältemittel in gasförmiger/flüssiger Phase. Der Kältemittelverdampfer 5 führt einen Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel in gasförmiger/flüssiger Phase und zu klimatisierender Luft durch. Das Kältemittel in gasförmiger/flüssiger Phase wird verdampft, und die klimatisierende Luft wird in dem Verdampfer 5 gekühlt.
Der Kältemittelkondensator 2 besitzt einen ersten und einen zweiten Sammelbehälter 21, 22. Diese Sammelbehälter 21, 22 sind in einer zylindrischen Gestalt ausgebildet und erstrecken sich in der Richtung nach oben und nach unten. Ein Kernbereich 23 zur Durchführung eines Wärmeaustauschs ist zwischen dem ersten und dem zweiten Sammelbehälter 21, 22 vorgesehen.
In dem Kältemittelkondensator 2 ist eine Vielzahl von ovalen, flachen Röhrchen 24, durch die hindurch das Kältemittel horizontal strömt, zwischen dem ersten und dem zweiten Sammelbehälter 21, 22 vorgesehen. Eine gewellte Rippe 25 ist zwischen allen benachbarten Röhrchen 24 zur Verbesserung der Wärmeübertragungswirksamkeit vorgesehen. Ein Ende des ovalen, flachen Röhrchens 24 steht mit dem Inneren des ersten Sammelbehälters 21 in kommunizierender Verbindung, und sein anderes Ende steht mit dem Inneren des zweiten Sammelbehälters 22 in kommunizierender Verbindung.
Ein Verbindungsblock 26, durch den hindurch das Kältemittel in den Kältemittelkondensator 2 einströmt und ausströmt, ist mit dem oberen Bereich des ersten Sammelbehälters 21 verbunden.
Der Verbindungsblock 26 ist aus Aluminium hergestellt und besitzt einen Kältemitteleinlass 26a und einen Kältemittelauslass 26b. Der Verbindungsblock 26 weist des weiteren ein Einsetzloch 26c zum Verbinden mit einem Verbindungsblock (nicht dargestellt) einer äusseren Kältemittelleitung auf.
Im Inneren des ersten Sammelbehälters 21 sind ein oberseitiger Abscheider 27 und ein unterseitiger Abscheider 28 vorgesehen. In gleicher Weise sind im Inneren des zweiten Sammelbehälters 22 ein oberseitiger Abscheider 29 und ein vierter Abscheider 30 vorgesehen. Somit ist das Innere des ersten Sammelbehälters 21 in drei Räume 21a, 21b, 21c in der Richtung nach oben und nach unten unterteilt, und ist das Innere des zweiten Sammelbehälters 22 in drei Räume 22a, 22b, 22c unterteilt. Der Kältemitteleinlaß 26a des Verbindungsblocks 26 steht mit dem zentralen Raum 21b in kommunizierender Verbindung, und der Kältemittelauslaß 26 steht mit dem oberen Raum 21a des ersten Sammelbehälters 21 in kommunizierender Verbindung.
Das Kältemittel strömt durch den Kältemitteleinlaß 26a hindurch und durchströmt das Innere des Kältemittelkondensators 2, d.h. den ersten und den zweiten Sammelbehälter 21, 22 und den Kernbereich 23.
Ein Aufnahmebehälter 31, in dem das Kältemittel in gasförmiges Kältemittel und flüssiges Kältemittel aufgeteilt wird und das flüssige Kältemittel gespeichert wird, ist außerhalb des zweiten Sammelbehälters 22 einstückig ausgebildet. Auch der Aufnahmebehälter 31 ist in zylindrischer Gestalt ausgebildet, und seine Höhe ist etwas kürzer als diejenige des zweiten Sammelbehälters 22. Der Aufnahmebehälter 31 ist mit der Außenwand des zweiten Sammelbehälters 22 verschweißt.
Die detaillierte Bauweise, die den Aufnahmebehälter 31 mit den zweiten Sammelbehälter 22 in kommunizierender Verbindung stehen läßt, ist in 2, 3 dargestellt. Der Aufnahmebehälter 31 und der zweite Sammelbehälter 22 besitzen flache Verbindungsflächen 32 bzw. 33 zur Verbesserung der Verbindung zwischen dem Aufnahmebehälter 31 und dem Sammelbehälter 22. Der Aufnahmebehälter 31 und der zweite Sammelbehälter 22 sind an den flachen Verbindungsflächen 32, 33 einstückig miteinander verbunden. Bei der vorliegenden ersten Ausführungsform besitzt die Verbindungsfläche 33 des zweiten Sammelbehälters 22 einen konkaven Bereich 33a, der sich in der Richtung nach oben und nach unten erstreckt.
Ein Kältemitteldurchtritt 34 ist zwischen beiden Verbindungsflächen 32, 33 durch das Vorsehen des konkaven Bereichs 33a ausgebildet. Der untere Endbereich des Kältemitteldurchtritts 34 ist genau oberhalb des unterseitigen Abscheiders 30 angeordnet.
Ein erstes Verbindungsloch 35 ist in der Verbindungsfläche 32 des Aufnahmebehälters 31 an einem tiefer gelegenen Bereich desselben und genau oberhalb des unterseitigen Abscheiders 30 ausgebildet. Der untere Endbereich des Kältemitteldurchtritts 34 steht mit dem Raum innerhalb des Aufnahmebehälters 31 in kommunizierender Verbindung, in dem das flüssige Kältemittel stets gespeichert wird. Hierbei bezeichnet in 1 das Bezugszeichen 31b den Flüssigkeitslevel innerhalb des Aufnahmebehälters 31, wenn das Kältemittel in geeigneter Weise unter der Bedingung zirkuliert, daß der Kältezyklus normal betrieben wird.
Zweite Verbindungslöcher 36, 37 sind an den unteren Stellen des Aufnahmebehälters 31 und des zweiten Sammelbehälters 22 ausgebildet. Die Stelle in der Nähe des Bodens des Aufnahmebehälters 31 steht mit dem unteren Raum 22c des zweiten Sammelbehälters 22 über diese Verbindungslöcher 36, 37 in kommunizierender Verbindung.
Das obere Ende des Kältemitteldurchtritts 34 ist oberhalb des oberseitigen Verdampfers 29 angeordnet. Ein drittes Verbindungsloch 38 ist oberhalb des oberseitigen Verdampfers 29 in dem zweiten Sammelbehälter 22 ausgebildet. Der obere Endbereich des Kältemitteldurchtritts 34 steht mit dem oberen Raum 22a des zweiten Sammelbehälters 22 über das dritte Verbindungsloch 38 in kommunizierender Verbindung.
In dem Kernbereich 23 ist ein Kondensierungsbereich 39 unterhalb der oberseitigen Abscheider 27, 29 gebildet. Das von dem Kompressor 1 abgegebene gasförmige Kältemittel erfährt einen Wärmeaustausch mit der Kühlluft, die mittels des Kühllüfters (nicht dargestellt) erzeugt wird, um in dem Kondensierungsbereich 39 gekühlt und kondensiert zu werden. Oberhalb der oberseitigen Abscheider 27, 29 ist ein Unterkühlungsbereich 40 ausgebildet. Das in dem Aufnahmebehälter 33 abgeschiedene flüssige Kältemittel erfährt einen Wärmeaustausch mit der Kühlluft, um in dem Unterkühlungsbereich 40 unterkühlt zu werden.
Auf diese Weise sind in dem Kältemittelkondensator 2 der vorliegenden Ausführungsform der Kondensierungsbereich 39, der Aufnahmebehälter 31 und der Unterkühlungsbereich 40 in dieser Reihenfolge von der stromaufwärtigen Seite des Kältemittelstroms aus ausgebildet. Diese Bereiche 39, 31, 40 sind aus Aluminium hergestellt und durch Verlöten einstückig zusammengefügt.
Als nächstes wird die Arbeitsweise der obenbeschriebenen Bauweise beschrieben.
Wenn die Fahrzeug-Klimaanlage zu arbeiten beginnt, wird ein elektrischer Strom der elektromagnetischen Kupplung 1a zugeführt, und wird die elektromagnetische Kupplung 1a eingekuppelt. Die Dreh-Antriebskraft des Motors wird an den Kompressor 1 übertragen, und der Kompressor 1 komprimiert das Kältemittel und gibt es ab. Das von dem Kompressor 1 abgegebene gasförmige Kältemittel strömt in den zentralen Raum 21b des ersten Sammelbehälters 21 durch den Kältemitteleinlass 26a des Verbindungsblocks 26 hindurch ein. Das Kältemittel strömt, wie mittels eines Pfeils A in 1 angegeben ist, durch Röhrchen 24 in dem oberen Bereich des Kondensierungsbereichs 39 und strömt in den zentralen Bereich 22b des zweiten Sammelbehälters 22 ein.
Das Kältemittel führt, wie mittels eines Pfeils B angegeben ist, eine U- förmige Wende in dem zentralen Raum 22b durch und strömt durch die Röhrchen 24 in dem zentralen Bereich des Kondensierungsbereichs 39 und in den unteren Raum 21c des ersten Sammelbehälters 21 ein. Des weiteren führt das Kältemittel, wie mittels eines Pfeils C angegeben ist, eine U-förmige Wende in dem unteren Raum 21c durch und strömt durch die Röhrchen 24 in dem unteren Bereich des Kondensierungsbereichs 39 und in den unteren Bereich 22c des zweiten Sammelbehälters ein.
Während das Kältemittel durch den Kondensierungsbereich 39 strömt, erfährt das Kältemittel einen Wärmeaustausch mit der zu kühlenden Luft zu gesättigtem flüssigen Kältemittel, das wenig gasförmiges Kältemittel enthält. Das gesättigte flüssige Kältemittel strömt aus dem unteren Raum 22c durch die zweiten Verbindungslöcher 36, 37 aus und in den Aufnahmebehälter 31 ein, wie mittels eines Pfeils D angegeben ist. Das Kältemittel wird in gasförmiges Kältemittel und in flüssiges Kältemittel durch Abscheidung aufgetrennt; und das flüssige Kältemittel wird in dem Aufnahmebehälter 31 gespeichert. Das flüssige Kältemittel in dem Aufnahmebehälter 31 strömt, wie mittels eines Pfeils E angegeben ist, durch das erste Verbindungsloch 35 hindurch und in den Kältemitteldurchtritt 34 ein, der zwischen den flachen Verbindungsflächen 32, 33 ausgebildet ist. Das Kältemittel strömt durch den Kältemitteldurchtritt 34, durch das dritte Verbindungsloch 38 hindurch und in den oberen Raum 22a des zweiten Sammelbehälters 22 ein. Das Kältemittel strömt, wie mittels eines Pfeils F angegeben ist, von dem oberen Raum 22a aus in die Röhrchen 24 in den Unterkühlungsbereich 40 ein.
Das flüssige Kältemittel wird in dem Unterkühlungsbereich 40 weiter zu einem unterkühlten flüssigen Kältemittel gekühlt. Das unterkühlte flüssige Kältemittel strömt durch den oberen Raum 21a des ersten Sammelbehälters 21 hindurch und strömt aus dem Kondensator 2 durch den Kältemittelauslass 26b des Verbindungsblocks 26 hindurch aus.
Das unterkühlte flüssige Kältemittel strömt durch das Schauglas 3 hindurch und in das auf Temperatur reagierende Expansionsventil 4 ein. In dem auf Temperatur reagierenden Expansionsventil 4 wird das unterkühlte, flüssige Kältemittel im Wege der Reduzierung seines Drucks zu Kältemittel in flüssiger/gasförmiger Phase mit niedriger Temperatur und niedrigem Druck. Als nächstes erfährt das Kältemittel in der flüssigen/gasförmigen Phase einen Wärmeaustausch mit der zu klimatisierenden Luft, und verdampft es zu gasförmigem Kältemittel in dem Verdampfer 5. Hierbei absorbiert das Kältemittel die latente Wärme der Luft, und kühlt es diese. Das in dem Verdampfer 5 verdampfte gasförmige Kältemittel wird in den Kompressor 1 eingesaugt und wieder komprimiert.
Hier kann, wenn der Fahrzeugmotor im Leerlauf arbeitet, beispielsweise zum Warten auf ein Verkehrssignal, weil es dann keine durch den auf das Fahren zurückgehenden dynamischen Druck erzeugte Luft gibt, die Kühlluft, die durch den Kältemittelkondensator 2 und den Fahrzeugkühler hindurchgetretene Luft zu der luftstromaufwärtigen Seite des Kondensators hin durch den unteren Bereich des Kondensators 2 hindurch durch die Arbeit des Kühllüfters geführt werden. Diese Kühlluft besitzt eine hohe Temperatur, weil sie gerade durch den Kondensator 2 und den Fahrzeugkühler hindurchgetreten ist; somit erwärmt die Hochtemperatur-Kühlluft den unteren Bereich des Kondensators 2. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Unterkühlungsbereich 40 jedoch an der oberen Stelle des Kondensierungsbereichs 39 angeordnet, weshalb der Unterkühlungsbereich 40 nicht durch die Hochtemperatur-Luft beeinflusst wird.
Daher ist, wenn der Fahrzeugmotor im Leerlauf arbeitet, die Kühllast des Überkühlungsbereichs 40 gut aufrechterhalten, und wird die Verringerung der Unterkühlungsgröße des flüssigen Kältemittels überwunden.
Weil hier das Kältemittel in dem Kondensierungsbereich gesättigt ist und seine Temperatur höher als diejenige des unterkühlten Kältemittels ist, ist es sogar dann, wenn die Hochtemperatur-Luft durch den Kondensierungsbereich 39 hindurchtritt, weniger wahrscheinlich, dass die Kühlleistung des Gesamtkondensators 2 herabgesetzt wird.
(Zweite Ausführungsform)
Bei der zweiten Ausführungsform besitzt gemäß Darstellung in 4, 5 die flache Verbindungsfläche 32 des Aufnahmebehälters 31 einen konkaven Bereich 32a, der sich in der Richtung nach oben und nach unten erstreckt, und ist der Kältemitteldurchtritt 34 zwischen den Verbindungsflächen 32, 33 ausgebildet. Die Arbeitsweise und die Leistung der zweiten Ausführungsform ist die gleiche wie bei der ersten Ausführungsform.
(Dritte Ausführungsform)
Bei der dritten Ausführungsform ist die Gas/Flüssigkeits-Abscheidung des von dem Sammelbehälter 31 aus in den Unterkühlungsbereich 40 einströmenden Kältemittels im Vergleich zu der ersten und der zweiten Ausführungsform verbessert.
Bei der ersten und der zweiten Ausführungsform sind die zweiten Verbindungslöcher 36, 37 in der Nähe des Bodens des Aufnahmebehälters 31 angeordnet, während das erste Verbindungsloch 35, durch das hindurch das Kältemittel ausströmt, direkt über den unterseitigen Abscheider 30 angeordnet ist. Das heißt, das erste Verbindungsloch 35 ist höher als die zweiten Verbindungslöcher 36, 37 angeordnet.
Bei der obenbeschriebenen Gestaltung kann bewirkt sein, dass ein Dampf (gasförmiges Kältemittel), der in dem Kältemittel an dem Auslass des Kondensierungsbereichs 39 enthalten ist, infolge des Auftriebs aus dem Aufnahmebehälter 31 durch das erste Verbindungsloch 35 ausströmt, bevor der Dampf vollständig aus dem flüssigen Kältemittel abgeschieden ist.
Bei der dritten Ausführungsform sind jedoch gemäß Darstellung in 6-9 die zweiten Verbindungslöcher 36, 37, die das Kältemittel in den Aufnahmebehälter 31 einführen, höher als das erste Verbindungsloch 35 angeordnet. Somit ist die Gas/Flüssigkeits-Abscheidung des von dem Aufnahmebehälter 31 aus in den Unterkühlungsbereich 40 einströmenden Kältemittels verbessert.
Gemäß Darstellung in 6 sind bei der dritten Ausführungsform der unterseitige Abscheider 28 in dem ersten Sammelbehälter 21 und der unterseitige Abscheider 30 in dem zweiten Sammelbehälter 22 nicht vorgesehen. Daher strömt das Kältemittel nur in einer Richtung von dem unteren Raum 21b des ersten Sammelbehälters 21 aus zu dem unteren Raum 22b des zweiten Sammelbehälters 22 hin, während es zu dem flüssigen Kältemittel kondensiert wird, das nur wenig Dampf (gasförmiges Kältemittel) enthält.
Das flüssige Kältemittel, das wenig Dampf enthält, strömt in den unteren Raum 22b des zweiten Sammelbehälters 22 ein. Hiernach strömt das Kältemittel durch die zweiten Verbindungslöcher 36 und 37 hindurch und in den Aufnahmebehälter 31 ein. Die zweiten Verbindungslöcher 36, 37 sind als zwei rechteckige Löcher, die sich in Richtung nach oben und nach unten erstrecken und an beiden Seiten des Kältemitteldurchtritts 34 angeordnet sind, ausgebildet, dies derart, dass sie höher als das erste Verbindungsloch 35 angeordnet sind.
Somit ist sogar dann, wenn der Dampf in dem in den Sammelbehälter 31 eingeführten Kältemittel durch die zweiten Verbindungslöcher 36, 37 enthalten ist, bewirkt, dass der Dampf infolge des Auftriebs von den zweiten Verbindungslöchern 36, 37 aus nach oben aufsteigt. Somit strömt der Dampf nicht in das erste Verbindungsloch 35 ein, das tiefer als die zweiten Verbindungslöcher 36, 37 angeordnet ist.
Entsprechend wird das flüssige Kältemittel von dem gasförmigen Kältemittel in dem Aufnahmebehälter 31 vollständig getrennt, und strömt es in den Kältemitteldurchtritt 34 durch das erste Verbindungsloch 35 ein. Hier ist das erste Verbindungsloch 35 gemäß Darstellung in 6, 9 in der Nähe des Bodens des Aufnahmebehälters 31 ausgebildet und steht mit dem unteren Endbereich des Kältemitteldurchtritts 34 in kommunizierender Verbindung. Der obere Endbereich des Kältemitteldurchtritts 34 steht wie bei der ersten und bei der zweiten Ausführungsform mit dem oberen Raum 22a des zweiten Sammelbehälters 22 über das dritte Verbindungsloch 38 in kommunizierender Verbindung.
Bei der dritten Ausführungsform ist der zweite Sammelbehälter 22 durch einen halbzylindrisch gestalteten ersten Behälterbereich 220, in den das Ende des ovalen flachen Röhrchens eingesetzt ist, und durch einen halbzylindrisch gestalteten zweiten Behälterbereich 221 gebildet, der mit dem ersten Behälterbereich 220 verbunden ist. In gleicher Weise weist der erste Sammelbehälter 21 zwei Behälterbereiche auf.
Des weiteren ist bei der dritten Ausführungsform der konkave Bereich 33a an der flachen Verbindungsfläche 32 des zweiten Sammelbehälters 23 zur Ausbildung des Kältemitteldurchtritts 34 ausgebildet. Der konkave Bereich 34a kann wie bei der zweiten Ausführungsform (4, 5) statt dessen an der flachen Verbindungsfläche 32 des Aufnahmebehälters 31 ausgebildet sein.
(Vierte Ausführungsform)
Bei der vierten Ausführungsform ist gemäß Darstellung in 10, 11 ein kleines Loch 41, das im Durchmesser etwa 1 mm misst, an dem oberen Bereich des Aufnahmebehälters 31 ausgebildet, damit der Aufnahmebehälter 31 mit dem Kältemitteldurchtritt 34 an den oberen Bereichen in kommunizierender Verbindung steht.
Bei den obenbeschriebenen Ausführungsformen erwärmt die Kühlluft, die durch den Kältemittelkondensator 2 und den Fahrzeugkühler hindurchgetreten ist und die zu der luftstromaufwärtigen Seite des Kondensators geführt wird, den Sammelbehälter 31. Hierdurch verdampft das gesättigte flüssige Kältemittel in dem Sammelbehälter 31, und wird das flüssige Kältemittel weniger wahrscheinlich in dem Aufnahmebehälter 31 gespeichert. Es ist weniger wahrscheinlich, dass der Flüssigkeitspegel des Kältemittels in dem Aufnahmebehälter 31 ansteigt, und es ist wahrscheinlich, dass das flüssige Kältemittel in den Kondensierungsbereich 39 eingeführt wird. Demzufolge wird der Kondensierungsbereich, an dem das Kältemittel praktisch kondensiert, klein, und steigt der Kondensationsdruck an, wodurch die Kondensation beeinträchtigt wird.
Weil jedoch bei der vierten Ausführungsform das kleine Loch 41 dazu vorgesehen ist, das Innere des Aufnahmebehälters mit dem Kältemitteldurchtritt 34 an den oberen Bereichen zur kommunizierenden Verbindung zu bringen, wird der Dampf (das gasförmige Kältemittel), das in dem Aufnahmebehälter 31 verdampft worden ist, in den Kältemitteldurchtritt 34 durch das kleine Loch 41 hindurch abgegeben. Hierdurch ist es wahrscheinlich, dass das flüssige Kältemittel in dem Aufnahmebehälter 31 gespeichert wird und dass der Flüssigkeitslevel des Kältemittels konstant ausgebildet ist. Demzufolge fließt das flüssige Kältemittel nicht zu dem Kondensierungsbereich 39 zurück, wodurch die Kondensation verbessert wird. Hierbei kann das kleine Loch 41 an dem oberen Bereich des Aufnahmebehälters 31 derart ausgebildet sein, dass der Aufnahmebehälter 31 mit dem oberen Raum 22a des zweiten Sammelbehälters 22 direkt in kommunizierender Verbindung steht.
Da hierbei die Menge des durch das kleine Loch 41 hindurch abgegebenen gasförmigen Kältemittels sehr klein ist, ist der Hauptstrom des Kältemittels hierdurch fast nicht beeinflusst.
(Modifikationen)
Das Wesen der Erfindung ist nicht auf die obenbeschriebene Ausführungsform beschränkt und kann verschiedene Abwandlungen aufweisen. Beispielsweise können die beiden flachen Verbindungsflächen 32, 33 des Aufnahmebehälters 31 und des zweiten Sammelbehälters 22 konkave Bereiche 32a, 33a zur Ausbildung des Kältemitteldurchtritts 34 aufweisen.
Der Aufnahmebehälter 31 kann an derjenigen Seite des ersten Sammelbehälters 21 angeordnet sein, mit der der Verbindungsblock 26 verbunden ist.
Der Sammelbehälter 31 kann von den Sammelbehältern 21, 22 getrennt angeordnet und mit einem der Sammelbehälter 21, 22 über eine Kältemittelleitung verbunden sein. In diesem Fall sind der Kondensierungsbereich 39 und der Unterkühlungsbereich 40 nur in dem Kältemittelkondensator 2 einstückig ausgebildet.
Des weiteren weist bei den obenbeschriebenen Ausführungsformen der Verbindungsblock 26 sowohl den Kältemitteleinlass 26a als auch den Kältemittelauslass 26b auf. Alternativ kann der Verbindungsblock 26 in einen Einlassverbindungsblock, der den Kältemitteleinlass 26a aufweist, und in einen Auslassverbindungsblock aufgeteilt sein, der den Kältemittelauslass 26b aufweist.
Der Kältemittelkondensator der Erfindung kann bei anderen Kältesystemen Anwendung finden, die für andere Einrichtungen als eine Fahrzeug-Klimaanlage verwendet werden.

Claims

Kältemittelkondensator (2), umfassend - einen Kernbereich (23) mit einer Vielzahl von Röhrchen (24), die sich horizontal erstrecken und parallel zueinander angeordnet sind, wobei der Kernbereich (23) einen Kondensierungsbereich (39) zum Kühlen und Kondensieren des Kältemittels und einen Unterkühlbereich (40) bildet, - einen ersten und einen zweiten Sammelbehälter (21, 22), die an den beiden Seiten des Kernbereichs (23) angeordnet sind und mit den beiden Enden der Röhrchen (24) in Verbindung stehen, und - einen Aufnahmebehälter (31), der mit dem zweiten Sammelbehälter (22) einstückig zum Trennen des im Kondensierungsbereich (39) kondensierten Kältemittels in gasförmiges und flüssiges Kältemittel und zum Speichern des flüssigen Kältemittels ausgebildet ist, - wobei der zweite Sammelbehälter (22) einen oberen Raum (22a) in einem oberen Bereich aufweist, und das flüssige Kältemittel vom Aufnahmebehälter (31) durch einen Kältemitteldurchtritt (34) und durch den oberen Raum (22a) in die Röhrchen (24) des Unterkühlbereichs (40) strömt, der oberhalb von dem Kondensierungsbereich (39) in dem Kernbereich (23) angeordnet ist, und - wobei der Aufnahmebehälter (31) und der zweite Sammelbehälter (22) an flachen Verbindungsflächen (32, 33) miteinander einstückig verbunden sind, - zwischen denen ein konkaver Bereich (32a, 33a) in einer der Verbindungsflächen ausgebildet ist, der sich nach oben und unten erstreckt, und den Kältemitteldurchtritt (34) bildet.
Kältemittelkondensator (2) nach Anspruch 1, wobei der erste Sammelbehälter (21) an einer Seite des Kernbereichs (23) angeordnet ist, mit der ein Ende der Röhrchen (24) in kommunizierender Verbindung steht; der zweite Sammelbehälter (22) an der anderen Seite des Kernbereichs (23) angeordnet ist, mit der die anderen Enden der Röhrchen (24) in kommunizierender Verbindung stehen; ferner umfassend einen ersten Abscheider (27), der innerhalb des ersten Sammelbehälters (21) vorgesehen ist, zum Aufteilen des Innenraums desselben in einen oberen Raum (21a) und in einen unteren Raum (21b, 21c); einem zweiten Abscheider (29), der in dem Innenraum des zweiten Sammelbehälters (22) vorgesehen ist, zum Aufteilen des Innenraums desselben in einen oberen Raum (22a) und in einen unteren Raum (22b, 22c); wobei der Kondensierungsbereich (39) durch die Röhrchen (24) gebildet ist, die an einem unteren Bereich des Kernbereichs (23) angeordnet sind, der Unterkühlungsbereich (40) durch die Röhrchen (24) gebildet ist, die an einem oberen Bereich des Kernbereichs (23) angeordnet sind, das gasförmige Kältemittel durch die unteren Räume (21b, 21c, 22b, 22c) des ersten und des zweiten Sammelbehälters (21, 22) und durch die Röhrchen (24) in dem Kondensierungsbereich (39) hindurch strömt, um kondensiert zu werden, das in den Röhrchen (24) kondensierte Kältemittel in dem Kondensierungsbereich (39) in den Aufnahmebehälter (31) zur Aufteilung in flüssiges Kältemittel und in gasförmiges Kältemittel einströmt, und das flüssige Kältemittel zum Unterkühlen durch die oberen Räume (21a, 22a) des ersten und des zweiten Sammelbehälters (21, 22) und durch die Röhrchen (24) in dem Unterkühlungsbereich (40) strömt; wobei der Aufnahmebehälter (31) und der zweite Sammelbehälter (21, 22), der mit dem der Aufnahmebehälter (31) einstückig ausgebildet ist, einen Kältemitteldurchtritt (34) in einer dazwischen liegenden Verbindungsfläche bilden; und das flüssige Kältemittel in dem Aufnahmebehälter (31) durch den Kältemitteldurchtritt (34) und den oberen Raum (21a, 22a) des einen Behälters von erstem und zweitem Sammelbehälter (21, 22) hindurchströmt und in die Röhrchen (24), das den Unterkühlungsbereich (40) bildet, einströmt.
Kältemittelkondensator (2) nach Anspruch 1, weiter mit einem ersten Verbindungsloch (35) zum Einführen des flüssigen Kältemittels in dem Aufnahmebehälter (31) in den Unterkühlungsbereich (40) hinein und zweiten Verbindungslöchern (36, 37) zum Einführen des in dem Kondensierungsbereich (39) kondensierten Kältemittels in den Aufnahmebehälter (31) hinein, wobei das erste Verbindungsloch (35) unterhalb des zweiten Verbindungslochs (36, 37) angeordnet ist.
Kältemittelkondensator (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das erste Verbindungsloch (35) in der Verbindungsfläche und die zweiten Verbindungslöcher (36, 37) an beiden Seiten des Kältemitteldurchtritts (34) ausgebildet sind, und wobei das erste Verbindungsloch (35) unterhalb der zweiten Verbindungslöcher (36, 37) angeordnet ist.
Kältemittelkondensator (2) nach Anspruch 1, wobei der Kältemitteldurchtritt (34) durch einen konkaven Bereich (32a, 33a) gebildet ist, der in der Verbindungsfläche ausgebildet ist.
Kältemittelkondensator (2) nach Anspruch 1, weiter umfassend einen Verbindungsblock (26) mit einem Kältemitteleinlass (26a) und mit einem Kältemittelauslass (26b), der in der Nähe der Grenze zwischen dem Kondensierungsbereich (39) und dem Unterkühlungsbereich (40) vorgesehen ist.
Kältemittelkondensator (2) nach Anspruch 1, weiter umfassend ein Gasverbindungsmittel (41) zum Einführen des gasförmigen Kältemittels in dem Sammelbehälter (31) in den Unterkühlungsbereich (40) hinein.