-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
1. Gebiet der Erfindung
-
Diese
Erfindung bezieht sich auf einen Kühlmodul, der eine Wärmequelleneinheit
und einen integrierten Wärmeaustauscher
mit einer Vielzahl von Wärmeaustauscheinheiten
umfasst.
-
2. Beschreibung der anderen
Bauform
-
Fahrzeuge
wie Automobile sind mit vielen Wärmeaustauschern
ausgestattet, beispielsweise einem Ölkühler zum Kühlen des Öls im Drehmomentwandler eines
Automatikgetriebes, sowie einem Ölkühler zum
Kühlen
des Motoröls,
sowie einem Radiator zum Kühlen
des Wassers, welches durch einen Motor zirkuliert, sowie einem Kondensator
zum Kühlen
des Kühlmittels
einer Klimaanlage.
-
Ein
Hybridfahrzeug umfasst auch einen Radiator oder Kühler zum
Kühlen
der elektronischen Teile, beispielsweise einen Inverter zum Regeln
des Elektromotors.
-
In
den letzten Jahren hat es sich als wünschenswert erwiesen, die Dicke
und Größe der Wärmeaustauscher
zu reduzieren, um sicher einen Schaden aufgrund Fahrzeugkollision
zu verhindern, indem man den Installationsraum sowie die Montage der
Wärmeaustauscher
reduzierte. Als ein Verfahren zur Reduzierung der Größe wurde
ein integrierter Wärmeaustauscher
vorgeschlagen, bei dem das Innere jedes Paares von linken und rechten
Sammlern (Tanks) eines Wärmeaustauschers
unterteilt sind durch eine Trennplatte, so dass ein Wärmeaustauscherkern
unabhängige
duale Wärmeaustauschfunktionen
der Kondensatoreinheit wie der Ölkühlereinheit
hat (siehe beispielsweise das
US-Patent
Nr. 6394176 ).
-
ZUSAMMENFASSENDE DARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
-
In
einem Fahrzeug mit einem Zwischenkühler (Wärmequelleneinheit) zum Kühlen der
Verbrennungsluft (Einlassluft), die in eine Brennkraftmaschine eingeführt wird,
ist der Zwischenkühler
oft unter der Stoßstange
angeordnet, wo die Luft von der Fahrzeugfrontseite eingeführt werden
kann. Die Wärmeaustauscherkapazität des Zwischenkühlers verändert sich
entsprechend der Betriebslast und unter einer maximalen Last; Luft
hinter dem Zwischenkühler
erreicht eine Temperatur, die etwa 30°C höher als die atmosphärische Temperatur
liegt. Für
den Fall, dass die atmosphärische
Temperatur bei 30°C
beispielsweise liegt, erreicht die Lufttemperatur hinter dem Zwischenkühler in
der Luftströmung
ein Maximum von 60°C,
wodurch Bedingungen hervorgerufen werden, welche die Kondensationstemperatur (etwas
40 bis 45°C)
des Kühlmittels
der Kondensatoreinheit überschreiten.
-
Unter
diesen Bedingungen stellt sich bei der Anordnung der Kondensatoreinheit
in Strömungsrichtung
hinter dem Zwischenkühler
in der Luftströmung
das Problem, dass die Wärmeaustauschleistung
der Kondensatoreinheit extrem reduziert wird.
-
Insbesondere
für den
Fall, dass die Kondensatoreinheit des integrierten Wärmeaustauschers
einen kondensierenden Teil zum Kondensieren eines gasförmigen Kühlmittels
durch Wärmeaustausch zwischen
dem gasförmigen
Kühlmittel
und der Luft sowie einem unterkühlenden
Teil einschließt,
um das Kühlmittel
weiter durch Wärmeaustausch
zwischen dem kondensierten Kühlmittel
und der Luft zu kühlen, veranlasst
die Anordnung des unterkühlenden
Teils hinter dem Zwischenkühler
in der Luftströmung
das Kühlmittel
in dem unterkühlenden
Teil (supercooling portion) zu sieden. Im Ergebnis läuft bei
dem in Strömungsrichtung
hinter der Kondensatoreinheit in der Kühlmittelströmung angeordneten Expansionsventil das
Kühlmittel
fort (bzw. es ist keines mehr vorhanden), wodurch die Kühlleistung
verschlechtert wird. Ein anderes Problem ist darin zu sehen, dass
das Kühlmittel
in der Gasphase im Expansionsventil strömt und ein Geräusch vom
Expansionsventil erzeugt wird.
-
Im
Hinblick auf die vorgeschilderten Probleme ist es ein Ziel der vorliegenden
Erfindung, einen Kühlmodul
zu schaffen, der über
einen integrierten Wärmeaustauscher
mit einer Kondensatoreinheit verfügt und eine weitere Wärmeaustauscheinheit,
die in Strömungsrichtung
hinter einer Wärmequelleneinheit
in der Luftströmung
angeordnet ist, und wobei die Wärmeaustauschleistung
der Kondensatoreinheit sichergestellt wird.
-
Um
das vorbeschriebene Ziel zu erreichen, ist gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung
ein Kühlmodul
vorgesehen, der eine Wärmequelleneinheit 100 und
einen integrierten Wärmeaustauscher 1 mit
einer Kondensatoreinheit 200 umfasst, um ein Kühlmittel
zu kühlen,
das in einem Kühlkreislauf durch
Wärmeaustausch
zwischen dem Kühlmittel und
der Luft und einer anderen Wärmeaustauscheinheit 300 zum
Kühlen
eines anderen Fluids durch Wärmeaustausch
zwischen einem anderen Fluid in Zirkulation versetzt wird, dessen
Temperatur höher als
die des Kühlmittels
und der Luft liegt, wobei die Kondensatoreinheit 200 und
die Wärmeaustauscheinheit 300 vertikal
nebeneinander angeordnet sind, und der integrierte Wärmeaustauscher 1 hinter einer
Wärmequelleneinheit 100 in
der Luftströmung angeordnet
ist, die Vertikallänge
des integrierten Wärmeaustauschers 1 größer als
die Vertikallänge der
Wärmequelleneinheit 100 ist,
und wobei eine andere Wärmeaustauscheinheit 300 in Überlagerung mit
wenigstens einem Teil der Wärmequelleneinheit 100,
gesehen aus der Richtung der Luftströmung, angeordnet ist.
-
Wie
oben beschrieben, ist eine andere Wärmeaustauscheinheit 300 zum
Kühlen
eines anderen Fluids, das in der Temperatur höher als das Kühlmittel
in der Kondensatoreinheit 200 liegt, in Strömungsrichtung
hinter der Wärmequelleneinheit 100 in
der Luftströmung
angeordnet, das heißt,
im Bereich hoher Lufttemperatur. Daher kann die Kondensatoreinheit 200 in
einem Bereich angeordnet werden, in dem die Lufttemperatur vergleichsweise
niedrig liegt. Im Ergebnis kann die Wärmeaustauschleistung der Kondensatoreinheit 200 sichergestellt
werden.
-
Die
Kondensatoreinheit 200 des Kühlmoduls gemäß dem ersten
oben beschriebenen Aspekt kann bestehen aus einem kondensierenden
Teil 210 zum Kondensieren des Kühlmittels und einem unterkühlenden
Teil 220, um das Kühlmittel
zu unterkühlen
(to supercool), das aus dem Kondensatorteil 210 einströmt.
-
Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Kühlmodul vorgesehen, der eine
Wärmequelleneinheit 100 sowie
einen integrierten Wärmeaustauscher 1 mit
einer Kondensatoreinheit 200 umfasst, um ein Kühlmittel
zu kühlen,
das in einem Kühlmittelkreislauf
durch Wärmeaustausch
zwischen dem Kühlmittel
und der Luft und einer anderen Wärmeaustauscheinheit 300 in
Zirkulation versetzt wird, um ein anderes Fluid durch Wärmeaustausch
zwischen dem anderen Fluid zu kühlen,
das in der Temperatur höher
als das Kühlmittel
und der Luft liegt, wobei die Kondensatoreinheit 200 und
eine andere Wärmeaustauscheinheit 300 vertikal übereinander angeordnet
sind, der integrierte Wärmeaustauscher 1 in
Strömungsrichtung
hinter der Wärmequelleneinheit 100 in
der Luftströmung
angeordnet ist, wobei die vertikale Länge des integrierten Wärmeaustauschers 1 größer als
die vertikale Länge
der Wärmequelleneinheit 100 ist,
und die Kondensatoreinheit 200 einen kondensierenden Teil 200 zum
Kondensieren des Kühlmittels
sowie einen unterkühlenden
Teil 220 zum Unterkühlen
des Kühlmittels
umfasst, das aus dem kondensierenden Teil 210 einströmt, und wobei
der unterkühlende
Teil 220 angeordnet ist, ohne mit der Wärmequelleneinheit 100,
gesehen aus der Richtung der Luftströmung, überlagert zu sein.
-
Bei
der Kondensatoreinheit 200 ist der unterkühlende Teil 220,
der notwendigerweise bei einer niedrigen Temperatur gehalten werden
muss, in Strömungsrichtung
hinter der Wärmequelleneinheit 100 in
der Luftströmung
angeordnet, das heißt,
in einem Bereich hoher Temperatur; damit kann die Wärmeaustauschleistung
der Kondensatoreinheit 200 sichergestellt werden. In dem
Prozess kann das Kühlmittel,
welches an dem unterkühlenden
Teil 220 sieden kann, fortfallen, und somit kann eine unzureichende
Kühlmittelströmungsrate,
die sonst im Expansionsventil, welches hinter der Kondensatoreinheit 200 in
der Kühlmittelströmung angeordnet
ist, auftreten könnte,
fortfallen, wodurch es möglich
wird, eine Beeinträchtigung
der Kühlleistung
zu unterdrücken.
Da auch das Einströmen
des Kühlmittels
in der Gasphase in das Expansionsventil fortfallen kann, kann auch
die Erzeugung von Geräuschen
aus dem Expansionsventil unterdrückt
werden.
-
Auch
nach einem dritten Aspekt der Erfindung ist ein Kühlmodul
vorgesehen, wobei der unterkühlende
Teil 220 auf der Seite des kondensierenden Teils 210 angeordnet
ist, der einer anderen Wärmeaustauscheinheit 300 in
einer vertikalen Richtung weit abliegt.
-
Im
integrierten Wärmeaustauscher 1,
dem unterkühlenden
Teil 220, dem kondensierenden Teil 210 und einer
anderen Wärmeaustauscheinheit 300 erfolgt
die Temperaturzunahme in dieser Reihenfolge. Indem eine weitere
Wärmeaustauscheinheit 300 der
höchsten
Temperatur unter einer Entfernung vom unterkühlenden Teil 220,
der in der Temperatur am niedrigsten liegt, angeordnet wird, kann
ein Wärmeübergang
von einer anderen Wärmeaustauscheinheit 300 an
den unterkühlenden
Teil 220 vermieden werden. Im Ergebnis kann die Wärmeaustauschleistung der
Kondensatoreinheit 200 mehr zwangsweise erhalten werden.
-
Im
Kühlmodul
gemäß den ersten
bis dritten vorbeschriebenen Aspekten kann die Kondensatoreinheit 200 aus
einer Vielzahl gestaffelter erster Rohre 2a mit durchgehendem
Kühlmittel
und einer anderen Wärmeaustauscheinheit 300,
die aus einer Vielzahl zweiter Rohre 2b konfiguriert ist,
die in der gleichen Richtung wie die ersten Rohre 2a gestapelt
ist und durch die ein anderes Fluid geht, konfiguriert werden, während der
integrierte Wärmeaustauscher 1 ein
Paar von Sammlertanks 5 haben kann, die an den Längsenden
jeweils der ersten und zweiten Rohre 2a, 2b angeordnet
sind und mit einer Vielzahl erster und zweiter Rohre 2a, 2b in
Verbindung stehen, wobei sie sich in der Richtung erstrecken, in
der die ersten und zweiten Rohre 2a, 2b gestapelt
sind, so dass die Kondensatoreinheit 200 und die andere Wärmeaustauscheinheit 300 durch
die Sammlertanks 5 integriert werden können.
-
Die
Wärmequelleneinheit
kann auch ein Zwischenkühler
(100) sein, der in Strömungsrichtung hinter
einem Auflader zur Druckbeaufschlagung der Einlassluft der Brennkraftmaschine
in der Einlassluftströmung
angeordnet ist, um die Einlassluft durch Wärmeaustausch zwischen Einlassluft
und Luft zu kühlen.
-
Weiterhin
kann eine andere Wärmeaustauscheinheit
eine Ölkühlereinheit 300 sein,
um das Öl auf
fahrzeuggelagerten Einrichtungen zu kühlen.
-
Im Übrigen stellen
Bezugszahlen, die an den vorbeschriebenen Mitteln vorgesehen sind,
eine Übereinstimmung
mit den spezifischen Mitteln jeweils dar, die in den nachbeschriebenen
Ausführungsformen
beschrieben sind.
-
Die
Erfindung wird vollständiger
aus der Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
untenstehend anhand der beiliegenden Zeichnungen verständlicher.
-
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 zeigt
schematisch den auf dem Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung gelagerten Kühlmodul.
-
2 ist
ein Schnitt, der den integrierten Wärmeaustauscher 1 gemäß einer
Ausführungsform der
Erfindung zeigt.
-
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Eine
Ausführungsform
der Erfindung soll nun mit Bezug auf die 1 und 2 erläutert werden. Ein
Kühlmodul
gemäß dieser
Ausführungsform,
der bei einem durch eine Brennkraftmaschine als Antriebsquelle angetriebenen
Fahrzeug verwendet wird, wird als Beispiel erläutert. 1 ist ein
Schaubild und zeigt den Kühlmodul
gemäß dieser
Ausführungsform,
gelagert auf dem Fahrzeug.
-
Wie
in 1 zu erkennen, umfasst der Kühlmodul gemäß dieser Ausführungsform,
der am Frontende eines Fahrzeugs angebracht ist, einen integrierten
Wärmeaustauscher 1 mit
einer Kondensatoreinheit 200 und eine Ölkühlereinheit 300 sowie
einen Zwischenkühler 100.
Der Zwischenkühler 100 ist
ein luftgekühlter
Wärmeaustauscher,
der in Strömungsrichtung
hinter einem Auflader (nicht dargestellt) angeordnet ist, um die
Ansaugluft der Brennkraftmaschine mit Druck zu beaufschlagen, um
die Ansaugluft durch Wärmeaustausch
zwischen Ansaugluft und Luft zu kühlen. Im Übrigen entspricht der Zwischenkühler 100 der
Wärmequelleneinheit
gemäß der Erfindung.
-
Der
integrierte Wärmeaustauscher 1 ist
in Strömungsrichtung
hinter dem Zwischenkühler 100 in
der Luftströmung
(im Heck des Fahrzeugs) angeordnet. Die Länge des integrierten Wärmeaustauschers 1 in
vertikale Richtung (Vertikalrichtung im Fahrzeug) ist größer als
die vertikale Länge
des Zwischenkühlers 100.
Gemäß dieser
Ausführungsform ist
die vertikale Länge
des Zwischenkühlers 100 größer als
die vertikale Länge
des unterkühlenden
Teils 220 der später
zu beschreibenden Kondensatoreinheit 200 und die vertikale
Länge der Ölkühlereinheit 300.
Auch sind das untere Ende des integrierten Wärmeaustauschers sowie das untere
Ende des Zwischenkühlers 100 auf
dem gleichen vertikalen Niveau angeordnet.
-
2 ist
ein Schnitt und zeigt den integrierten Wärmeaustauscher 1 gemäß dieser
Ausführungsform.
Wie 2 erkennen lässt,
umfasst der integrierte Wärmeaustauscher 1 gemäß dieser
Ausführungsform
eine Kerneinheit 4 mit einer Vielzahl von Rohren 2 sowie
Rippen 3 und ein Paar von Sammlertanks 5, die
an den linken und rechten Enden jeweils der Kerneinheit 4 montiert
sind.
-
Rohre 2,
in denen ein Wärmemedium
(das Kühlmittel
oder das Öl
bei dieser Ausführungsform) strömt, nehmen
je solch eine flache Form an, dass die Richtung der Luftströmung (senkrecht
zur Zeichenebene) mit der Richtung entlang von dessen großem Durchmesser
zusammenfällt.
Eine Vielzahl von Rohren 2 sind parallel zueinander in
der vertikalen Richtung derart angeordnet, dass deren Längsrichtung
mit der horizontalen Richtung zusammenfällt. Rippen 3 nehmen
eine gewellte Form an und sind mit den Flachseiten auf beiden Seiten
jedes Rohres 2 gekuppelt. Die Rippen 3 vergrößern die
Wärmeübertragungsfläche mit
der Luft und begünstigen
den Wärmeaustausch
zwischen dem Wärmemedium
und der Luft. Auch ist ein Einsatz 6, der sich im Wesentlichen
parallel zur Länge
der Rohre 2 zur Verstärkung der
Kerneinheit 4 erstreckt, an jedem Ende der Kerneinheit 4 angeordnet.
-
Sammlertanks 5 erstrecken
sich in der Richtung senkrecht zur Länge der Rohre 2 an
den Längsenden
der Rohre (linke und rechte Enden in dieser Ausführungsform) und stehen mit
der Vielzahl der Rohre 2 in Verbindung. Die Sammlertanks 5 umfassen
je eine Kernplatte 5a, die mit den hierin eingeführten Rohren 2 gekuppelt
ist, sowie einen Tankkörper 5b,
der den Innenraum des Tanks mit der Kernplatte (Rohrboden) 5a bildet.
Der Sammlertank 5, der auf der linken Seite der 2 angeordnet
ist, wird erster Sammlertank 51, der Sammlertank auf der rechten
Seite in 2 als zweiter Sammlertank 52 bezeichnet.
-
Die
Kerneinheit 4 besteht aus einer Kondensatoreinheit 200 zur
Kühlung
des Kühlmittels
durch Wärmeaustausch
zwischen dem im Fahrzeugkreislauf (Klimatisierungssystem) zirkulierenden
Kühlmittel
und der Luft sowie einer Ölkühlereinheit 300 zum Kühlen des Öls im Drehmomentwandler
für das
Automatikgetriebe des Fahrzeugs. Gemäß dieser Ausführungsform
ist die Kondensatoreinheit 200 auf der oberen Seite, die Ölkühlereinheit 300 auf
der unteren Seite angeordnet. Die Vielzahl von Rohren 2,
die die Kondensatoreinheit 200, in der das Kühlmittel
fließt, bildet,
werden erste Rohre 2a genannt, und die Rohre 2,
die die Ölkühlereinheit 300 bilden,
in der das Öl fließt, werden
zweite Rohre 2b genannt. Die Ölkühlereinheit 300 entspricht
der anderen Wärmeaustauscheinheit
gemäß der Erfindung.
-
Ein
an der Grenze zwischen der Kondensatoreinheit 200 und der Ölkühlereinheit 300 (zwischen den
ersten Rohren 2a und den zweiten Rohren 2b) angeordnetes
Rohr bildet ein sogenanntes Dummy- bzw. Blindrohr 6, durch
welches kein Wärmemedium strömt. Gemäß dieser
Ausführungsform
sind die Längsenden
des Dummy-Rohres 6 geschlossen.
-
Erste
Separatoren 71 sind oberhalb und unterhalb jeweils des
Dummy-Rohres 6 in jedem Sammlertank 5 angeordnet.
Im Ergebnis ist das Innere jedes Sammlertanks 5 in zwei
Teile über
seine Länge
(vertikale Richtung) durch die ersten Separatoren 71 als
Begrenzung unterteilt.
-
Nun
soll die Konfiguration der Ölkühlereinheit 300 erläutert werden.
Die Ölkühlereinheit 300 ist vom
Typ mit U-förmiger
Umlenkung, wobei das Öl längs der
Ausbildung des U strömt.
An dem Teil, der niedriger als die beiden Separatoren 71 im
ersten Sammlertank 51 liegt (im Folgenden als erster Ölsammlerteil 51 bezeichnet),
sind ein Öleinlass 31, durch
den das Öl
in die Ölkühlereinheit 300 fließen kann,
sowie ein Ölauslass,
aus dem das Öl
aus der Ölkühlereinheit 300 strömen kann,
angeordnet. Der Öleinlass 31 und
der Ölauslass 32 sind
an den unteren und oberen Enden jeweils der ersten Ölkühlereinheit 51a angeordnet.
-
Um
die U-förmige Ölströmung in
der Ölkühlereinheit 300 zu
bilden, ist ein zweiter Separator 72 im ersten Ölsammlerteil 51a angeordnet.
Insbesondere ist der zweite Separator 72 zwischen dem Öleinlass 31 und
dem Ölauslass 32 im
ersten Ölsammlerteil 51a angeordnet.
-
Nun
soll die Konfiguration der Kondensatoreinheit 200 erläutert werden.
Ein Kühlmitteleinlass 21,
der es dem Kühlmittel
ermöglicht,
in die Kondensatoreinheit 200 zu fließen, sowie ein Kühlmittelauslass 22,
der es dem Kühlmittel
ermöglicht,
aus der Kondensatoreinheit 200 zu strömen, sind an dem Teil (im Folgenden
als erster Kühlmittelsammlerteil 51b bezeichnet)
oberhalb der beiden ersten Separatoren 71 des ersten Sammlertanks 51 angeordnet.
Der Kühlmitteleinlass 21 und
der Kühlmit telauslass 22 sind
jeweils an den unteren und oberen Enden des ersten Kühlmittelsammlerteils 51b angeordnet.
-
Ein
dritter Separator 73 ist an dem Ort auf der oberen Seite
im ersten Kühlmittelsammlerteil 51b angeordnet,
und ein vierter Separator 74 auf der gleichen Höhe wie der
dritte Separator 73 ist in dem Teil (im Folgenden als der
zweite Kühlmittelsammlerteil 52b bezeichnet)
oberhalb der beiden ersten Separatoren 71 des zweiten Sammlertanks 52 angeordnet. Die
Kondensatoreinheit 200 ist durch die dritten und vierten
Separatoren 73, 74 in zwei Wärmeaustauscheinheiten unterteilt.
-
Ein
Gas-Flüssigkeitsseparator 8 ist
auf der Außenseite
(weit von der Kerneinheit 4 weg) des zweiten Kühlmittelsammlerteils 52b angeordnet.
Dieser Gas-Flüssigkeitsseparator 8 ist
ein Aufnehmer einer Auslegung derart, dass Kühlmittel in der flüssigen Phase
gespeichert wird, indem er das Kühlmittel
in der Gasphase vom Kühlmittel
in der Flüssigphase voneinander
trennt.
-
Der
Gas-Flüssigkeitsseparator 8 und
der zweite Kühlmittelsammlerteil 52b stehen
miteinander an zwei Stellen durch erste und zweite Verbindungskanäle 81, 82 in
Verbindung. Spezifisch stellt der erste Verbindungskanal 81 die
Verbindung zwischen dem unteren Endteil des zweiten Kühlmittelsammlerteils 52b und
dem unteren Teil des Gas-Flüssigkeitsseparators 8 her.
Auch stellt der zweite Verbindungskanal 82 die Verbindung
zwischen dem oberen Teil des Gas-Flüssigkeitsseparators 8 und
dem Teil des zweiten Kühlmittelsammlerteils 52b oberhalb des
vierten Sammlers 74 her.
-
Als
erstes bilden der Teil der Kondensatoreinheit 200 unter
den dritten und vierten Separatoren 73, 74 einen
kondensierenden Teil 210, der das Kühlmittel kondensiert, indem
er den Wärmeaustausch zwischen
dem Kühlmittel
in der Gasphase, das über den
Kühlmitteleinlass 21 einströmt und der
Luft herstellt. Das Kühlmittel,
das aus dem kondensierenden Teil 210 abgeströmt ist,
strömt
in den Gas-Flüssigkeitsseparator 8 durch
den ersten Verbindungskanal 81.
-
Der
Teil der Kondensatoreinheit 200 oberhalb der dritten und
vierten Separatoren 73, 74 bildet andererseits
einen unterkühlenden
Teil 220, um das Kühlmittel
in der flüssigen
Phase durch Wärmeaustausch
zwischen dem Kühlmittel
in der flüssigen
Phase, das durch den zweiten Verbindungskanal 82 aus dem
Gas-Flüssigkeitsseparator 8 einströmt, und
Luft herstellt. Das Kühlmittel,
das durch den unterkühlenden
Teil 220 gekühlt
wurde, strömt
aus dem Kühlmittelauslass 22 aus.
-
Nun
soll die Konfiguration des Gas-Flüssigkeitsseparators 8 erläutert werden.
Das Innere des Gas-Flüssigkeitsseparators 8 ist
unterteilt in einen oberen Raum 83 und einen unteren Raum 84.
Der obere Raum 83 ist mit dem zweiten Verbindungskanal 82 verbunden,
der untere Raum 84 mit dem ersten Verbindungskanal 81.
Das Kühlmittel
in der flüssigen
Phase, das von hohem spezifischen Gewicht ist, und aus dem ersten
Verbindungskanal 81 einströmt, verbleibt temporär in dem
vertikal unteren Teil (längs
der Schwerkraftrichtung gesehen) des unteren Raums 84,
während
das Kühlmittel
in der Gasphase, das von geringem spezifischen Gewicht ist, in dem vertikal
oberen Teil (längs
der Schwerkraftrichtung gesehen) in dem unterem Raum 84 temporär verbleibt.
-
Der
Gas-Flüssigkeitsseparator 8 umfasst
ein Verbindungsrohr 85, um das Kühlmittel in der flüssigen Phase
benachbart dem Bodenteil des unteren Raums 84 in den oberen
Raum 83 einzuführen.
Eine Umlenkplatte 85, die die Trennbarkeit Gas-Flüssigkeit
verbessert, ist im Teil des unteren Raums 84 angeordnet,
der tiefer als der erste Verbindungskanal 81 liegt. Auch
ist ein Trockner 86, der innen ein Trocknungsmittel zur
Entfernung von Feuchtigkeit im Kühlmittel
enthält,
im unteren Raum 84 angeordnet. Weiterhin ist ein Filter 87 zur
Entfernung von Fremdmaterial aus dem Kühlmittel im oberen Raum 83 angeordnet.
-
Gemäß dieser
Ausführungsform
ist der erste Verbindungskanal 81 unter einem normalen
Flüssigkeitsniveau
(angezeigt durch die gestrichelte Linie in 2) des Kühlmittels
in der flüssigen
Phase in dem unteren Raum 84 angeordnet. Im Ergebnis wird
das Eindringen des zweiphasigen Gas-Flüssigkeitskühlmittels in das Verbindungsrohr 85 verhindert,
was dadurch hervorgerufen werden könnte, indem das Kühlmittel
in der Gasphase, das oberhalb des Flüssigkeitsniveaus unter einem
dynamischen Druck existiert, der auf die Flüssigkeitsoberfläche des
Kühlmittels
in der flüssigen
Phase ausgeübt
wird, veranlasst wird, dass es in den unteren Raum 84 aus
dem ersten Verbindungskanal 81 fließt. Im Übrigen ruft das Eindringen
des zweiphasigen Gas-Flüssigkeitskühlmittels
in das Verbindungsrohr 85 das Eindringen des Kühlmittels
in der Gasphase in den unterkühlenden Teil 220 hervor
und reduziert den unter kühlten
Bereich, was zu einer niedrigeren Kühlleistung führt. Gemäß dieser
Ausführungsform
dagegen wird eine Beeinträchtigung
der Kühlleistung
verhindert, indem der erste Verbindungskanal 81 unter dem
normalen Flüssigkeitsniveau
des Kühlmittels
in der flüssigen Phase
in dem unteren Raum 84 verhindert wird.
-
Zurück zu 1:
die Ölkühlereinheit 300 ist in Überlagerung
mit dem Zwischenkühler 100,
gesehen in Richtung der Luftströmung,
angeordnet. Der unterkühlende
Teil 220 dagegen soll nicht dem Zwischenkühler 100,
gesehen in der Richtung der Luftströmung (Längsrichtung des Fahrzeugs), überlagert werden.
Auch ist der unterkühlende
Teil (supercooling portion) 220 auf der Seite des kondensierenden Teils 210 vertikal
weit von der Ölkühlereinheit 300 angeordnet.
Gemäß dieser
Ausführungsform
ist der unterkühlende
Teil 220 am oberen Ende der Ölkühlereinheit 300 am
unteren Ende des integrierten Wärmeaustauschers 1 angeordnet,
der kondensierende Teil 210 ist zwischengeschaltet zwischen
den unterkühlenden
Teil 220 und die Ölkühlereinheit 300.
-
Indem
die Ölkühlereinheit 300 wie
oben beschrieben in Überlagerung
mit dem Zwischenkühler 100,
gesehen in Richtung der Luftströmung,
das heißt,
in Strömungsrichtung
hinter dem Zwischenkühler 100,
in der Luftströmung
angeordnet ist, wo die Lufttemperatur hoch ist, kann die Kondensatoreinheit 200 an
dem Teil angeordnet werden, wo die Lufttemperatur vergleichsweise
niedrig liegt. Im Ergebnis wird die Wärmeaustauschleistung der Kondensatoreinheit 200 sichergestellt.
Im Prozess ist die Temperatur des Wärmemediums (Öl), das
durch die Ölkühlereinheit 300 passiert,
höher als
die Temperatur des Wärmemediums
(Kühlmittel),
das durch die Kondensatoreinheit 200 geht; daher ist die
Wärmeaustauschleistung
der Ölkühlereinheit 300 nicht
extrem reduziert.
-
Auch
ist der unterkühlende
Teil 220, welcher den Teil der Kondensatoreinheit 200 bildet,
der notwendigerweise in der Temperatur reduziert werden muss, nicht
in Strömungsrichtung
der Luft hinter dem Zwischenkühler 100,
das heißt,
dem Bereich hoher Lufttemperatur, angeordnet. Auf diese Weise wird
die Wärmeaustauschleistung
der Kondensatoreinheit 200 sichergestellt. Im Prozess fällt das
Kühlmittel, das
im unterkühlenden
Teil 220 sieden könnte,
fort und daher wird verhindert, dass die Kühlmittelströmungsrate im Expansionsventil,
das in Strömungsrichtung
des Kühlmittels
hinter der Kondensatoreinheit 200 angeordnet ist, unzureichend
wird, wodurch es möglich
wird, eine Beeinträchtigung
der Kühlleistung
zu vermeiden. Da auch das Eindringen des Kühlmittels in der Gasphase in
das Expansionsventil fortfallen kann, ist das Expansionsventil daran
gehindert, Geräusche
zu erzeugen.
-
Auch
sind im integrierten Wärmeaustauscher 1 die
Temperatur des unterkühlenden
Teils 220 des kondensierenden Teils 110 und der Ölkühlereinheit 300 in
steigender Reihenfolge höher.
Aus diesem Grund ist die Ölkühlereinheit 300 auf
der Seite des kondensierenden Teils 210 angeordnet, der
vom unterkühlenden
Teil 220 weit ab angeordnet ist. Insbesondere sind die Ölkühlereinheit 300,
die in der Temperatur am höchsten
liegt, und der unterkühlende
Teil 220, der in der Temperatur am niedrigsten liegt, unter einem
Abstand zueinander angeordnet. Damit kann der Wärmeübergang von der Ölkühlereinheit 300 zum
unterkühlenden
Teil 220 vermieden werden. Im Ergebnis kann die Wärmeaustauschleistung
der Kondensatoreinheit 220 in positiverer Weise sichergestellt
werden.
-
(Andere Ausführungsformen)
-
Gemäß den oben
beschriebenen Ausführungsformen
bildet die andere Wärmeaustauscheinheit
die Ölkühlereinheit 300 zum
Kühlen
des Öls
im Drehmomentwandler für
das Automatikgetriebe des Fahrzeugs. Jedoch ist die Erfindung nicht
auf eine solche Anwendung begrenzt, und eine Ölkühlereinheit zum Kühlen des
Motoröls
oder des Servolenkungsfluids kann Anwendung finden.
-
Auch
ist gemäß den oben
beschriebenen Ausführungsformen
der unterkühlende
Teil 220 an dem oberen Ende und die Ölkühlereinheit 300 an dem
unteren Ende des integrierten Wärmeaustauschers 1 angeordnet.
Alternativ kann der unterkühlende
Teil 220 an dem unteren Ende und die Ölkühlereinheit 300 an
dem oberen Ende des integrierten Wärmeaustauschers 1 angeordnet
werden.
-
Auch
können
das untere Ende des integrierten Wärmeaustauschers 1 sowie
das untere Ende des Zwischenkühlers 100,
obwohl sie auf dem gleichen vertikalen Niveau gemäß den oben
beschriebenen Ausführungsformen
angeordnet sind, alternativ gegeneinander versetzt sein.
-
Auch
ist gemäß den oben
beschriebenen Ausführungsformen
die Ölkühlereinheit 300 in
vollständiger Überlagerung
mit dem Ölkühler 100,
aus der Richtung der Luftströ mung
gesehen, angeordnet. Jedoch ist die Erfindung auf diese Konfiguration
nicht begrenzt; vielmehr kann die Ölkühlereinheit 300 alternativ
in Überlagerung
wenigstens zum Teil mit dem Zwischenkühler 100 angeordnet
sein.
-
Während die
Erfindung nur mit Bezug auf spezifische der Erläuterung dienende Ausführungsformen
beschrieben wurde, sollte klar sein, dass zahlreiche Modifikationen
von Fachleuten an ihr vorgenommen werden können, ohne das Grundkonzept und
den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.