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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher zur Verwendung
in einer Klimaanlage für ein
Fahrzeug. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung den Wärmetauscher,
zum Beispiel einen Kondensator vom Unterkühlertyp oder dergleichen, der
als ein Aufnahmekasten fungiert und ein inneres Element aufweist,
das einen Filter und ein Trockenmittel enthält.
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Ein
Wärmetauscher,
zum Beispiel ein Kondensator vom Unterkühlertyp, der als ein herkömmlicher
Aufnahmekasten fungiert, ist im Stand der Technik bekannt. Ein solcher
Kondensator vom Unterkühlertyp
beherbergt ein inneres Element, das wenigstens einen Filter, insbesondere
einen Filter und ein Trockenmittel, in einem Kondensator enthält. Das
innere Element, wie zum Beispiel ein gepacktes Trockenmittel mit
einer zylindrischen Form, wird in einen Aufnahmekasten eingeschoben,
oder das innere Element, wie zum Beispiel ein Trockenmittel, das
integral mit einem Filter ausgebildet ist, der in ein Maschengehäuse gepackt
ist, wird in den Kondensator geschoben.
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Ein
solches inneres Element kann so aufgenommen sein, dass es ausgetauscht
werden kann, und der Kondensator hält das innere Element erforderlichenfalls
in seiner festen Position. Wenn ein inneres Element aufgenommen
wird, so verleiht der Kondensator dem inneren Element eine gewisse Festigkeit,
falls es durch die Wärme
des Kältemittels verformt
wird.
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Der
in 1 (1 wird auch zur Erläuterung
der vorliegenden Erfindung verwendet) gezeigte Kondensator vom Unterkühlertyp 1 ist
ebenfalls im Stand der Technik bekannt. Ein Kondensator vom Unterkühlertyp 1 umfasst
ein zweites Sammelrohr 2 und ein erstes Sammelrohr 3,
die vertikal parallel zueinander angeordnet sind, und mehrere Wärmetauscher rohre 4,
die parallel zueinander verlaufen und eine Strömungsverbindung zwischen den
beiden Sammelrohren 2 und 3 herstellen. Mehrere
gewellte Rippen 5 sind zwischen den Wärmetauscherrohren 4 und
auf ihren äußeren Schichten
angeordnet. Das zweite Sammelrohr 2 hat ein Einlassrohr 6 zum
Einleiten von Kältemittel
und ein Auslassrohr 7 zum Auslassen von Kältemittel
am unteren Abschnitt in einer vertikalen Richtung.
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Eine
Trennplatte 8 ist in dem zweiten Sammelrohr 2 angeordnet.
Die Trennplatte 8 unterteilt das Innere des zweiten Sammelrohres 2 in
ein oberes Abteil (einen oberen Sammelrohrabschnitt 2a) und
ein unteres Abteil (einen unteren Sammelrohrabschnitt 2b).
Diese Trennplatte 8 unterteilt auch den Bereich, in dem
sich die mehreren Wärmetauscherrohre 4 befinden,
in einen Kältemittelkondensationskern 9 und
einen Unterkühlungskern 10.
Der Kondensationskern 9 kondensiert das Kältemittel,
das in den Kondensator 1 eingeleitet wird, und der Unterkühlungskern 10 unterkühlt das
kondensierte Kältemittel aus
dem Kältemittelkondensationskern 9.
Oder anders ausgedrückt:
Die Trennplatte 8, die in integraler Form in dem zweiten
Sammelrohr 2 angeordnet ist, unterteilt den gesamten Kern
des Kondensators 1 in einen Kältemittelkondensationskern 9 und
einen Unterkühlungskern 10.
In diesem Kondensator vom Unterkühlertyp 1 ist
ein einzelner Kältemittelpfad
aus Wärmetauscherrohren 4 gebildet,
die parallel zueinander in dem Kältemittelkondensationskern 9 verlaufen.
Darum strömt
das Kältemittel,
das durch das Einlassrohr 6 in das zweite Sammelrohr 2 eingeleitet wird,
durch die Wärmetauscherrohre 4 des
Kältemittelkondensationskerns 9,
die einen einzelnen Strömungsweg
bilden, und strömt
in das erstes Sammelrohr 3. Nachdem das Kältemittel
in dem ersten Sammelrohr 3 abwärts geströmt ist, wird das Kältemittel anschließend direkt
in den Einlass des Unterkühlungskerns 10 eingeleitet.
Des Weiteren strömt
das Kältemittel
durch jedes Wärmetauscherrohr 4 des Unterkühlungskerns 10 und
strömt
durch das Auslassrohr 7 hinaus. Alternativ kann der Kältemittelkondensationskern 9 auch
aus zwei oder mehr Strömungswegen
bestehen.
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Des
Weiteren bildet in diesem Kondensator vom Unterkühlertyp 1 wenigstens
der untere Abschnitt 3b des ersten Sammelrohres 3,
der als ein Einlass zum Unterkühlungskern 10 dient,
einen Kältemittelflüssigspeicherbereich 11.
Wie in den 2 und 3 gezeigt,
wird Kältemittel
aus dem Kältemittelkondensationskern 9,
und zwar Kältemittel,
das aus dem oberen Abschnitt 3a des ersten Sammelrohres 3 kommt,
in diesem Flüssigspeicherbereich 11 gespeichert.
Anschließend
strömt
das Kältemittel
in jedes Wärmetauscherrohr 4 des
Unterkühlungskerns 10.
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Des
Weiteren ist in diesem Kondensator vom Unterkühlertyp 1 ein inneres
Element 15 in dem ersten Sammelrohr 3 aufgenommen.
Das innere Element 15 umfasst ein flüssigkeitsdurchlässiges Gehäuse 14.
Ein Trockenmittel 13 ist in dem Gehäuse 14 angeordnet.
Oder anders ausgedrückt:
Das Gehäuse 14 hat
die Funktion, ein Trockenmittel 13 aufzunehmen, und eine
Funktion als Filter. Das innere Element 15 ist in dem ersten
Sammelrohr 3 austauschbar mit einer Abdeckung 16 aufgenommen.
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Das
innere Element 15 hat eine Verbindungsstufe 15a.
Wenn das innere Element 15 von einer Oberseite des ersten
Sammelrohres 3 her eingesetzt wird, so stößt die Verbindungsstufe 15a dergestalt
gegen eine Stützplatte 17,
die in dem ersten Sammelrohr 3 ausgebildet ist, dass das
innere Element 15 fixiert ist.
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Alternativ,
wie in den 4 und 5 gezeigt,
hat ein inneres Element 19 eine Verbindungsstufe 19a.
Wenn das innere Element 19 von einer Unterseite des ersten
Sammelrohres 3 her in das erste Sammelrohr 3 eingesetzt
wird, so stößt die Verbindungsstufe 19a dergestalt
gegen eine Stütz platte 20, die
in dem ersten Sammelrohr 3 ausgebildet ist, dass das innere
Element 19 fixiert ist.
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Wenn
jedoch in solchen inneren Elementen 15 und 19 eine
hohe atmosphärische
Temperatur oder eine hohe Kältemitteltemperatur
auf die inneren Elemente 15 und 19 einwirkt, so
können
die inneren Elemente 15 und 19 verformt werden
(zum Beispiel können
sich die inneren Elemente 15 und 19 in einer vertikalen
Richtung zusammenziehen). Darum kann ein Spalt zwischen jeder Verbindungsstufe 15a und 19a und
jeder Stützplatte 17 bzw. 20 entstehen,
und dieser Spalt kann Vibrationen verursachen, weil die inneren
Elemente 15 und 19 mit den Stützplatten 17 und 20 kollidieren.
Infolge dessen kann es zu einer Geräuschentwicklung kommen, oder
die inneren Elemente 15 und 19 können beschädigt werden.
Des Weiteren können
Verbindungsabschnitte zwischen den Verbindungsstufen 15a und 19a und
den Stützplatten 17 und 20 verhindern,
dass das Kältemittel aus
dem Kondensationskern 9 zum Unterkühlungskern 10 strömt. Ungeachtet
dessen kann, wenn der Spalt zwischen dem Verbindungsabschnitt entsteht, das
Kältemittel
den Verbindungsabschnitt abkürzen, und
es kann passieren, dass Fremdkörper
oder sonstiges Material (zum Beispiel Stücke von einem Trockenmittel)
nicht durch die inneren Elemente 15 und 19 aufgefangen
werden. Dadurch kann ein solcher Fremdkörper in einen Kältemittelkreislauf
mit dem Wärmeaustauschmedium
hineinzirkulieren, und Komponenten in dem Kältemittelkreislauf können beschädigt werden.
Wenn der Spalt entsteht, kann es außerdem passieren, dass die
inneren Elemente 15 und 19 kein Wasser in dem
Wärmeaustauschmedium
entfernen. Dadurch funktioniert ein solcher Kondensator vom Unterkühlertyp
möglicherweise
nicht richtig.
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Darum
ist ein Bedarf an Wärmetauschern
zur Verwendung in Klimaanlagen für
Fahrzeuge entstanden, die diese und andere Nachteile des Standes
der Technik überwinden.
Ein technischer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass ein Verbindungsabschnitt
zwischen einem inneren Element und einem Sammelrohr des Wärmetauschers
abgedichtet werden kann.
EP-A-069506 und
US-A-566791 offenbaren
beide Wärmetauscher
mit inneren Elementen, die Filter umfassen und denen elastische
Dichtungen zugeordnet sind.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Wärmetauscher
bereitgestellt, der Folgendes umfasst:
ein inneres Element,
das wenigstens einen Filter für ein
Wärmeaustauschmedium
enthält
und während des
Gebrauchs in einer Kältemittelstrecke
aufgenommen ist und durch einen Stützabschnitt gestützt wird, der
an der Kältemittelstrecke
ausgebildet ist; und
ein elastisches Element zum Abdichten
des inneren Elements und des Stützelements,
wobei das elastische Element zwischen dem inneren Element und dem
Stützelement
angeordnet ist, und dadurch gekennzeichnet, dass das elastische
Element ein Balg ist.
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Alternativ
kann der Wärmetauscher
ein Kältemittelkondensator
sein, und umfasst des Weiteren einen Kältemittelkondensationskern
und einen Unterkühlungskern.
Der Kältemittelkondensationskern kondensiert
das Wärmeaustauschmedium.
Der Unterkühlungskern
unterkühlt
das Wärmeaustauschmedium,
das durch den Kältemittelkondensationskern kondensiert
wurde. Der Kältemittelkondensationskern
und der Unterkühlungskern
sind voneinander getrennt. In einem ersten Sammelrohr, und zwar
einem der zwei Sammelrohre, das sich auf der Unterkühlungskerneinlassseite
befindet, bildet sein Abschnitt, der wenigstens als ein Einlass
zu dem Unterkühlungskern
dient, einen Kältemittelflüssigspeicherbereich.
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Des
Weiteren kann das innere Element ein flüssigkeitsdurchlässiges Gehäuse sein,
das mit einem Trockenmittel gefüllt ist.
Außerdem
kann das flüssigkeitsdurchlässige Gehäuse ganz
oder teilweise aus einem Filter gebildet sein.
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Weitere
Aufgaben, Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen dieser Erfindung
werden für den
Durchschnittsfachmann anhand der folgenden Beschreibung bevorzugter
Ausführungsformen
unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen offenbar und verständlich.
In diesen Zeichnungen ist Folgendes dargestellt:
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1 ist
eine Vorderansicht eines Kondensators vom Unterkühlertyp gemäß Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung.
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2 ist
eine vergrößerte fragmentarische Längsschnittansicht
des Kondensators vom Unterkühlertyp,
der in 1 gezeigt ist.
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3 ist
eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines inneren Elements,
das in einem ersten Sammelrohr des Kondensators vom Unterkühlertyp,
der in 2 gezeigt ist, angeordnet ist.
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4 ist
eine vergrößerte fragmentarische Längsschnittansicht,
die 2 entspricht, eines Kondensators vom Unterkühlertyp
gemäß einer
alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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5 ist
eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines inneren Elements,
das in einem ersten Sammelrohr des Kondensators vom Unterkühlertyp,
der in 4 gezeigt ist, angeordnet ist.
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6 ist
eine vergrößerte fragmentarische Längsschnittansicht
des Bereichs um ein Stützelement
des Kondensators vom Unterkühlertyp
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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7 ist
eine vergrößerte fragmentarische Längsschnittansicht
des inneren Elements, das in 6 gezeigt
ist.
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8 ist
eine vergrößerte fragmentarische Längsschnittansicht,
die 7 entspricht, eines inneren Elements.
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9 ist
eine vergrößerte fragmentarische Längsschnittansicht
des Bereichs um ein Stützelement
eines Kondensators vom Unterkühlertyp.
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10 ist
eine vergrößerte fragmentarische Längsschnittansicht
eines inneren Elements, das in 9 gezeigt
ist.
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11 ist
eine vergrößerte fragmentarische Längsschnittansicht,
die 10 entspricht, eines inneren Elements gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Es
wird anhand der 6 und 7 ein wesentlicher
Teil eines Wärmetauschers
der vorliegenden Erfindung gemäß einer
ersten Ausführungsform beschrieben.
Des Weiteren ist in dieser Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung der Aufbau des Wärmetauschers im Wesentlichen
der gleiche wie bei dem Kondensator vom Unterkühlertyp 1, der in 1 gezeigt
ist. Darum erhalten in dieser Ausführungsform die gleichen Teile,
wie sie im Stand der Technik verwendet werden, die gleichen Bezugszahlen,
und auf ihre Erläuterung
wird verzichtet. Ähnlich wie
in 1 gezeigt, ist in dieser Ausführungsform der Kondensator 1 in
einen Kältemittelkondensationskern 9 und
einen Unterkühlungskern 10 unterteilt. Insbesondere
ist eine Stützplatte 17 zum
Stützen
und Fixieren des inneren Elements 21 in dem ersten Sammelrohr 3 angeordnet.
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Das
innere Element 21 enthält
ein Gehäuse 22,
und ein Teil des Gehäuses 22 ist
aus einem Maschenmaterial gebildet, und ein Trockenmittel 23 ist in
dem Gehäuse 22 angeordnet.
Oder anders ausgedrückt:
Das Gehäuse 22 hat
die Funktion, das Trockenmittel 23 aufzunehmen und als
ein Filter zu dienen.
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Das
Gehäuse 22 hat
eine Verbindungsstufe 21a, einen Abschnitt 21b mit
kleinem Durchmesser und einen Abschnitt 21c mit großem Durchmesser. Die
Verbindungsstufe 21a stößt gegen
eine Stützplatte 17.
Der Abschnitt 21b mit kleinem Durchmesser ist in einen
unteren Abschnitt 3b des Kondensators vom Unterkühlertyp 1 eingesetzt.
Ein Abschnitt 21c mit großem Durchmesser ist in einen
oberen Abschnitt 3a des Kondensators vom Unterkühlertyp 1 eingesetzt.
Ein Abschnitt 21b mit kleinem Durchmesser durchdringt eine Öffnung 17a,
die durch die Stützplatte 17 hindurchfährt. In
dieser Ausführungsform
ist ein Teil des Gehäuses 22,
und zwar ein Abschnitt 21b mit kleinem Durchmesser, aus
einem Maschenmaterial gebildet, das die Funktion eines Filters beinhaltet. Ein
Balg 24 zum Abdichten zwischen der Verbindungsstufe 21a und
der Stützplatte 17 ist
integral mit der Verbindungsstufe 21a ausgebildet. Alternativ kann
der Balg 24 integral mit der Stützplatte 17 ausgebildet
sein.
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Wenn
sich in einem solchen Aufbau das innere Element 21 aufgrund
einer hohen atmosphärischen
Temperatur oder einer hohen Kältemitteltemperatur
in einer vertikalen Richtung zusammenzieht, so dehnt sich der Balg 24 in
der vertikalen Richtung aus und absorbiert einen zusammengezogenen
Abschnitt der inneren Elemente 21, weil der Balg 24 in einem
zusammenziehbaren Zustand bereitgestellt ist. Darum entsteht ein
Spalt zwischen jeder Verbindungsstufe 21a und der Stützplatte 17,
und somit kommt es weder zu Schwingungen noch zu einer Geräuschentwicklung,
wenn das innere Element 21 mit der Stützplatte 17 kollidiert.
Infolge dessen verhindert ein Verbindungsabschnitt zwischen der
Verbindungsstufe 21a und der Stützplatte 17, dass
das Kältemittel den
Verbindungsabschnitt abkürzt.
Ein Fremdkörper kann
durch das innere Element 21 aufgefangen werden, und das
Trocken mittel 23 entfernt das Wasser in dem Wärmeaustauschmedium.
Darum werden ein Zirkulieren eines solchen Fremdkörpers und
ein Wärmeaustauschmedium,
das Wasser in einem Kältemittelkreislauf
enthält,
gemindert oder beseitigt, und die Komponenten in dem Kältemittelkreislauf
werden nicht beschädigt.
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Wie
in 8 gezeigt, wird eine Alternative des inneren Elements 21 beschrieben.
Das innere Element 21 enthält einen O-Ring 25 als
ein elastisches Dichtungselement anstelle des Balges 24 aus den 6 und 7.
Alternativ kann das innere Element 21 Filz 25 als
ein elastisches Dichtungselement anstelle des O-Rings 25 enthalten.
Des Weiteren ist der Aufbau des Wärmetauschers, von den elastischen
Dichtungselementen abgesehen, im Wesentlichen der gleiche wie der
des Kondensators vom Unterkühlertyp 1,
der in den 6 und 7 gezeigt
ist.
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Wie
in den 9 und 10 gezeigt, werden ein Bereich
um ein Stützelement 20 eines
Kondensators vom Unterkühlertyp 1 bzw.
ein wesentlicher Teil eines inneren Elements 31 beschrieben.
In diesem Beispiel ist der Aufbau des Wärmetauschers im Wesentlichen
der gleiche wie bei dem Kondensator vom Unterkühlertyp 1, der in
den 4 und 5 gezeigt ist, nur dass das
innere Element 31 von einer Unterseite des ersten Sammelrohres 3 her
in das erste Sammelrohr 3 eingesetzt wird.
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Das
innere Element 31 enthält
ein Gehäuse 32,
das vollständig
aus einem Maschenmaterial gebildet ist, und ein Trockenmittel 33,
das in dem Gehäuse 32 angeordnet
ist. Oder anders ausgedrückt: Das
Gehäuse 32 hat
die Funktion, das Trockenmittel 33 aufzunehmen und als
ein Filter zu dienen.
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Das
Gehäuse 32 hat
eine Verbindungsstufe 31a, einen Abschnitt 31b mit
kleinem Durchmesser und einen Abschnitt 31c mit großem Durchmesser. Die
Verbindungsstufe 31a stößt gegen
eine Stützplatte 20.
Ein Abschnitt 31b mit kleinem Durchmesser ist in einen
oberen Abschnitt 3a des Kondensators vom Unterkühlertyp 1 eingesetzt,
und ein Abschnitt 31c mit großem Durchmesser ist in einen
unteren Abschnitt 3b des Kondensators vom Unterkühlertyp 1 eingesetzt.
Ein Abschnitt 31b mit kleinem Durchmesser dringt durch
eine Öffnung 20a,
die durch die Stützplatte 20 hindurchfährt. In
dieser Ausführungsform
ist das Gehäuse 32,
und zwar sowohl der Abschnitt 31b mit kleinem Durchmesser
als auch der Abschnitt 31c mit großem Durchmesser, aus einem
Maschenmaterial hergestellt, das die Funktion eines Filters beinhaltet.
Ein O-Ring 34 zum Abdichten zwischen der Verbindungsstufe 31a und
der Stützplatte 20 ist
integral mit der Verbindungsstufe 31a ausgebildet. Alternativ
kann das innere Element 31 einen Filz 34 anstelle
des O-Rings 34 enthalten.
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Wie
in 11 gezeigt, wird die zweite Ausführungsform
des inneren Elements 31 beschrieben. Das innere Element 31 enthält einen
Balg 35 als ein elastisches Dichtungselement anstelle des
O-Rings und des Filzes 34 von 10. Der
Balg 35 zum Abdichten zwischen der Verbindungsstufe 31a und
der Stützplatte 20 ist
integral mit der Verbindungsstufe 31a ausgebildet. Alternativ
kann der Balg 35 integral mit der Stützplatte 20 ausgebildet
sein. Des Weiteren ist in dieser Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung der Aufbau des Wärmetauschers,
mit Ausnahme des oben Dargelegten, im Wesentlichen der gleiche wie
bei dem Kondensator vom Unterkühlertyp 1, der
in den 9 und 10 gezeigt ist.