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Verweis auf bezogene Anmeldung
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der
koreanischen Patentanmeldung mit der Nummer 10-2012-0114980 , eingereicht am 16. Oktober 2012, deren gesamter Inhalt für alle Zwecke durch diese Bezugnahme hierin einbezogen ist.
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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kondensator für ein Fahrzeug. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Kondensator für ein Fahrzeug, auf welchen eine Wasserkühlungsart angewandt ist, bei welcher ein Kältemittel durch einen Wärmeaustausch mit einem Kühlfluid kondensiert.
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Bezogene Technik
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Ein Klimaanlagensystem weist auf: einen Kompressor zum Komprimieren eines Kältemittels, einen Kondensator zum Kondensieren und Verflüssigen des mittels des Kompressors komprimierten Kältemittels, ein Expansionsventil zum schnellen Expandieren des mittels des Kondensators kondensierten und verflüssigten Kältemittels und einen Verdampfer zum Verdampfen des mittels des Expansionsventils expandierten Kältemittels.
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Der Kondensator ist über ein Rohr mit einem Sammlertrockner zum Entfernen von Feuchtigkeit im Kältemittel verbunden.
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In den letzten Jahren wird der Kondensator auf Fahrzeuge angewandt, auf welchen die Wasserkühlungsart angewandt wird, welche ein Kühlwasser als das Kühlfluid verwendet.
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In dem Kondensator, auf welchen die Wasserkühlungsart angewandt wird, kann der Kondensationswirkungsgrad erhöht werden, indem die Größe eines Kühlers oder die Kapazität eines Kühlgebläses erhöht werden. Dementsprechend steigen die Kosten und das Gewicht, und es wird ein Verbindungsrohr zusätzlich zu einem Sammlertrockner benötigt.
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Die hier in diesem Hintergrund der Erfindung offenbarten Informationen sollen lediglich dem besseren Verständnis des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung dienen und sollen nicht als eine Anerkennung oder irgendeine Form von Hinweis verstanden werden, dass diese Informationen einen dem Fachmann bereits bekannten Stand der Technik darstellen.
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Kurze Erläuterung der Erfindung
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Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung sind darauf gerichtet, einen Kondensator für ein Fahrzeug bereitzustellen, welcher derart konfiguriert ist, dass ein Sammlertrockner integral gestaltet wird, das kondensierte Kältemittel mittels eines gasförmigen Kältemittels von niedriger Temperatur und niedrigem Druck unterkühlt wird, ein Layout eines Verbindungsrohres und der Bestandteile vereinfacht wird und eine Wärmeabgabefläche durch eine Reduzierung eines freien Volumens erhöht wird.
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In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ein Kondensator für ein Fahrzeug aufweisen: eine Hauptwärmeabgabeeinheit, welche mit einer Mehrzahl von sich abwechselnden ersten und zweiten Strömungspfaden geformt ist, so dass ein einströmendes Kühlwasser und ein zugeführtes Kältemittel miteinander Wärme austauschen, wenn sie jeweils darin strömen; eine Unterkühlungswärmeabgabeeinheit, welche an einem unteren Abschnitt der Hauptwärmeabgabeeinheit angeordnet ist und mit sich abwechselnden dritten und vierten Strömungspfaden geformt ist, um das Kältemittel, welches die Hauptwärmeabgabeeinheit passiert haben kann, mittels eines gasförmigen Kältemittels von niedrigem Druck, welches separat zugeführt ist, zu unterkühlen; eine Sammlertrocknereinheit, welche im Abstand zur Hauptwärmeabgabeeinheit angeordnet ist und an einem oberen Abschnitt der Unterkühlungswärmeabgabeeinheit montiert ist, um das Kältemittel, welches durch die Hauptwärmeabgabeeinheit und die Unterkühlungswärmeabgabeeinheit strömt, zu trennen, Feuchtigkeit und fremde Materialien davon zu filtern und dann ein gefiltertes Kältemittel der Unterkühlungswärmeabgabeeinheit zuzuführen; eine obere Abdeckung, welche die Hauptwärmeabgabeeinheit und einen oberen Abschnitt der Sammlertrocknereinheit miteinander verbindet, um einen Kühlwassereinlass und einen Kühlwasserauslass, über welche das Kühlwasser hinein- bzw. herausströmt, an einer Seite bzw. an einer anderen Seite korrespondierend zur Hauptwärmeabgabeeinheit zu formen und einen Kältemitteleinlass zu formen; und eine untere Abdeckung, welche einen Kältemittelauslass, welcher mit der Unterkühlungswärmeabgabeeinheit verbunden ist, aufweist und einen Einlass für gasförmiges Kältemittel, welcher an einer im Abstand zum Kältemittelauslass angeordneten Stelle geformt ist, sowie einen Auslass für gasförmiges Kältemittel aufweist, mit einem Montageloch korrespondierend zur Sammlertrocknereinheit geformt ist und an einem unteren Abschnitt der Unterkühlungswärmeabgabeeinheit montiert ist.
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Die Sammlertrocknereinheit kann aufweisen: eine Kältemittelspeichereinheit, welche eine Mehrzahl von gestapelten Platten aufweist und mit einem Kältemittelspeicherraum darin geformt ist; ein Einsatzelement, welches von einem unteren Abschnitt der unteren Abdeckung her in das Montageloch eingesetzt ist und ein oberes Ende, welches zum Kältemittelspeicherraum korrespondiert, aufweist; eine Befestigungskappe, welche in das Einsatzelement eingesetzt ist und integral mit einer Filtereinheit zum Entfernen der fremden Materialien darin geformt ist, wobei ein unterer Abschnitt der Befestigungskappe in eine innere Umfangsfläche des Einsatzelements geschraubt ist; und ein Trocknungsmittel, welches im Kältemittelspeicherraum an einem oberen Abschnitt der Befestigungskappe im Einsatzelement vorgesehen ist.
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Die Unterkühlungswärmeabgabeeinheit ist mit einem Verbindungsraum, welcher das Montageloch und den Kältemittelspeicherraum miteinander verbindet, geformt.
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Das Einsatzelement ist mit einem Abführloch geformt, durch welches ein flüssiges Kältemittel, welches die Filtereinheit der Befestigungskappe passiert haben kann, in die Unterkühlungswärmeabgabeeinheit abgeführt ist.
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Das Einsatzelement ist in einer zylindrischen Form geformt, welche an beiden Enden davon offen ist.
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Eine Dichtung ist zwischen einer äußeren Umfangsfläche der Befestigungskappe und einer inneren Umfangsfläche des Einsatzelements angeordnet.
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Das Kältemittel, welches von einem Kompressor zugeführt ist, strömt in jedem der ersten Strömungspfade, und das Kühlwasser, welches von einem Kühler zugeführt ist, ist in Umlauf.
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Die Unterkühlungswärmeabgabeeinheit ist an einem oberen Abschnitt davon, welcher näher zur Hauptwärmeabgabeeinheit ist, mit einer Trennwand geformt, mittels welcher die ersten und die zweiten Strömungspfade von den dritten und den vierten Strömungspfaden getrennt sind, und der obere Abschnitt der Trennwand ist mit einem ersten Verbindungsströmungspfad geformt, um mit der Sammlertrocknereinheit verbunden zu sein.
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Die Hauptwärmeabgabeeinheit ist konfiguriert, um ein eingeströmtes Kältemittel durch Wärmeaustausch mit dem Kühlwasser kondensieren zu lassen und das kondensierte Kältemittel mittels der Sammlertrocknereinheit über den ersten Verbindungsströmungspfad abzuführen.
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Die Unterkühlungswärmeabgabeeinheit ist derart konfiguriert, dass ein zweiter Verbindungsströmungspfad, in welchem das flüssige Kältemittel, welches die Sammlertrocknereinheit passiert haben kann, strömt, an einem unteren Abschnitt von der Trennwand geformt ist.
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Die Unterkühlungswärmeabgabeeinheit ist derart konfiguriert, dass das Kältemittel, welches die Hauptwärmeabgabeeinheit und die Sammlertrocknereinheit durchströmt haben kann, in jedem der dritten Strömungspfade strömt, und das Kältemittel mittels des gasförmigen Kältemittels von niedrigem Druck, welches von einem Verdampfer zugeführt ist und durch die vierten Strömungspfade strömt, unterkühlt ist.
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Die Unterkühlungswärmeabgabeeinheit ist mit der Hauptwärmeabgabeeinheit und der Sammlertrocknereinheit über eine Verbindungsplatte, welche an einem oberen Abschnitt davon montiert ist, verbunden.
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Die Verbindungsplatte ist derart konfiguriert, dass die Hauptwärmeabgabeeinheit und die Sammlertrocknereinheit mittels eines Befestigungsvorsprungs, welcher in einer Breitenrichtung der Verbindungsplatte zwischen der Hauptwärmeabgabeeinheit und der Sammlertrocknereinheit geformt ist, im Abstand voneinander angeordnet und befestigt sind.
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Die Unterkühlungswärmeabgabeeinheit kann Wärme austauschen durch einen Gegenstrom vom Kühlwasser und dem Kältemittel.
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Der Kühler kann für eine niedrige Temperatur hergestellt und mit einem Reservetank verbunden sein, und eine hintere Seite des Kühlers ist mit einem Kühlgebläse versehen.
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Der Kondensator kann aus einem Wärmetauscher hergestellt sein, welcher mit einer Mehrzahl von gestapelten Platten ausgestattet ist.
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Wie oben beschrieben, ist es in dem Kondensator für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung derart konfiguriert, dass eine Sammlertrocknereinheit integral gestaltet wird, das kondensierte Kühlmittel mittels eines gasförmigen Kältemittels von niedriger Temperatur und niedrigem Druck, welches über einen Kompressor zugeführt wird, unterkühlt wird, so dass ein Effekt auftritt, dass ein Layout eines Verbindungsrohres und der Bestandteile vereinfacht wird.
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Zusätzlich kann, da das über die Hauptwärmeabgabeeinheit kondensierte Kältemittel mittels des gasförmigen Kältemittels von niedriger Temperatur und niedrigem Druck der Unterkühlungswärmeabgabeeinheit wieder unterkühlt werden kann, eine separate Vorrichtung oder ein Rohr zum zusätzlichen Unterkühlen des kondensierten Kältemittels entfallen.
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Zusätzlich ist die Sammlertrocknereinheit im Abstand zur Hauptwärmeabgabeeinheit angeordnet, um ein Vermischen des Kühlwassers zu verhindern, und ein freies Volumen des Innenabschnitts des Kondensators wird reduziert, um eine Wärmeabgabefläche zu erhöhen, wodurch eine Verbesserung von Kondensationswirkungsgrad und Kühlwirkungsgrad ermöglicht werden.
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Zusätzlich sind die Hauptwärmeabgabeeinheit, die Unterkühlungswärmeabgabeeinheit und die Sammlertrocknereinheit jeweils in einer separat gestapelten Ausführung hergestellt und mittels der oberen und der unteren Abdeckung und der Verbindungsplatte integral konfiguriert, so dass ein schlechtes Schweißen und eine Schwankung von Montagequalität verhindert werden können.
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Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben weitere Merkmale und Vorteile, welche im Detail aus den angehängten Zeichnungen, die hierin einbezogen sind, und der folgenden detaillierten Beschreibung sichtbar werden, die zusammen zur Erläuterung gewisser Prinzipien der vorliegenden Erfindung dienen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine schematische Abbildung, welche ein Klimaanlagensystem illustriert, auf welches ein Kondensator für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewandt ist.
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2 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Kondensator für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert.
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3 ist eine Draufsicht, welche einen Kondensator für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert.
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4 ist eine Schnittansicht, welche einen Kondensator für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert.
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5 ist ein Betriebszustandsdiagramm, welches einen Strom eines Kühlmittels in einer Schnittansicht entlang der Linie A-A von 3 darstellt.
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6 ist ein Betriebszustandsdiagramm, welches Ströme eines Kühlwassers und eines gasförmigen Kältemittels in einer Schnittansicht entlang der Linie B-B von 3 darstellt.
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Es versteht sich, dass die angehängten Zeichnungen nicht unbedingt maßstabsgetreu sind und lediglich eine vereinfachte Darstellung der verschiedenen Merkmale gemäß den Grundprinzipien der Erfindung präsentieren. Die besonderen Gestaltungsmerkmale der vorliegenden Erfindung, wie hierin offenbart, einschließlich, zum Beispiel, besondere Dimensionen, Orientierungen, Lagen und Umrisse, werden in Teilen durch eine besonders beabsichtigte Anwendung und Nutzungsumfeld bestimmt werden.
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In den Figuren kennzeichnen Bezugszeichen die gleichen oder entsprechenden Bauteile der vorliegenden Erfindung in allen verschiedenen Figuren der Zeichnungen.
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Detaillierte Beschreibung
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Es wird nun im Detail Bezug genommen auf die verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, von denen Beispiele in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt und unten beschrieben sind. Während die Erfindung im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschrieben wird, versteht sich, dass die vorliegende Beschreibung nicht beabsichtigt, die Erfindung auf diese beispielhaften Ausführungsformen zu beschränken. Auf der anderen Seite ist beabsichtigt, dass die Erfindung nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen, sondern auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Äquivalente und andere Ausführungsformen deckt, die in den Gedanken und Schutzbereich der Erfindung fallen können, wie in den angehängten Patentansprüchen definiert.
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Eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend im Detail mit Bezug auf die angehängten Zeichnungen beschrieben.
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Vor der detaillierten Beschreibung ist anzumerken, dass, während diese Erfindung im Zusammenhang mit dem, was im Moment als praktische beispielhafte Ausführungsformen erachtet wird, beschrieben wird, es sich versteht, dass die Erfindung nicht auf diese offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist. Im Gegenteil ist beabsichtigt, dass die Erfindung verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen deckt, die in den Gedanken und Schutzbereich der angehängten Ansprüche fallen.
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1 ist eine schematische Abbildung, welche ein Klimaanlagensystem illustriert, auf welches ein Kondensator für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewandt ist.
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2 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Kondensator für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert.
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3 ist eine Draufsicht, welche einen Kondensator für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert. 4 ist eine Schnittansicht, welche einen Kondensator für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert.
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Wie in 1 gezeigt, kann ein Kondensator 100 für ein Fahrzeug auf ein Klimaanlagensystem angewandt werden, welches aufweist: ein Expansionsventil 101 zum Expandieren eines flüssigen Kältemittels, einen Verdampfer 103 zum Verdampfen eines Kältemittels, welches mittels des Expansionsventils 101 expandiert worden ist, mittels eines Wärmeaustauschs mit Luft und einen Kompressor 105 zum Komprimieren eines gasförmigen Kältemittels, welches vom Verdampfer 103 zugeführt wird.
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Das heißt: der Kondensator 100 ist zwischen dem Kompressor 105 und dem Expansionsventil 101 vorgesehen, um das Kältemittel, welches vom Kompressor 105 eingeführt wird, unter Verwendung eines Kühlwassers, welches von einem Kühler 107 zugeführt wird, kondensieren zu lassen.
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Der Kühler 107 ist für eine niedrige Temperatur ausgelegt und mit einem Reservetank 108 verbunden, und eine hintere Seite des Kühlers 107 ist mit einem Kühlgebläse 109 versehen.
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Hierbei ist der Kondensator 100 für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konfiguriert, um mit einer Sammlertrocknereinheit 130 integriert zu sein, und ein kondensiertes Kältemittel wird mittels eines gasförmigen Kältemittels von niedrigem Druck, welches mittels des Verdampfers 103 zugeführt wird, unterkühlt, so dass ein Layout eines Verbindungsrohres und von Komponenten vereinfacht werden kann und eine Wärmeabgabefläche erhöht werden kann durch eine Verringerung eines freien Volumens, wodurch ein Kühlwirkungsgrad verbessert wird.
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Dazu ist der Kondensator 100 für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konfiguriert, um aufzuweisen, eine Hauptwärmeabgabeeinheit 110, eine Unterkühlungswärmeabgabeeinheit 120, eine Sammlertrocknereinheit 130, eine obere Abdeckung 140 und eine untere Abdeckung 150, wie in 2 bis 4 gezeigt.
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Zunächst ist die Hauptwärmeabgabeeinheit 110 konfiguriert, um eine Mehrzahl von gestapelten Platten 111 aufzuweisen, und eine Mehrzahl von ersten und zweiten Strömungspfaden 113 und 115 ist in einem Innenabschnitt davon geformt.
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In der Hauptwärmeabgabeeinheit 110 strömt das vom Kompressor 105 zugeführte Kältemittel durch den ersten Strömungspfad 113, und die Hauptwärmeabgabeeinheit 110 ist mit dem Kühler 107 verbunden, so dass das Kühlwasser durch den zweiten Strömungspfad 115 strömt, wobei das Kältemittel primär durch einen Wärmeaustausch des Kühlwassers und des Kältemittels kondensiert.
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In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform ist die Unterkühlungswärmeabgabeeinheit 120 an einer unteren Seite der Hauptwärmeabgabeeinheit 110 angeordnet, und das Kühlwasser und das Kältemittel interagieren mit der Hauptwärmeabgabeeinheit 110.
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Die Unterkühlungswärmeabgabeeinheit 120 ist konfiguriert, um eine Mehrzahl von gestapelten Platten 121 aufzuweisen, so dass eine Mehrzahl von dritten und vierten Strömungspfaden 123 und 125 abwechselnd geformt ist.
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Das Kältemittel, welches ausgehend von der Hauptwärmeabgabeeinheit 110 die Sammlertrocknereinheit 130 passiert hat, strömt in jedem der dritten Strömungspfade 123, und das gasförmige Kältemittel von niedrigem Druck, welches vom Verdampfer 103 zugeführt wird, strömt in jedem der vierten Strömungspfade 125, wobei das flüssige Kältemittel durch einen Wärmeaustausch mit dem gasförmigen Kältemittel von niedrigem Druck unterkühlt wird.
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Das heißt: die Unterkühlungswärmeabgabeeinheit 120 ist derart konfiguriert, dass, nachdem das Kältemittel mittels der Hauptwärmeabgabeeinheit 110 gekühlt worden ist und das primär kondensierte Kältemittel durch die Sammlertrocknereinheit 130 hindurchgeströmt ist, das Kältemittel, wenn es einströmt, durch einen Wärmeaustausch mit einem gasförmigen Kältemittel von niedrigem Druck unterkühlt wird, und dadurch kann die Unterkühlungswärmeabgabeeinheit 120 eine Funktion der sekundären Kondensation des Kältemittels erfüllen.
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Hierbei kann die Unterkühlungswärmeabgabeeinheit 120 die Wärme austauschen mittels eines Gegenstroms des gasförmigen Kältemittels von niedrigem Druck bezüglich des Kältemittels, welches durch die Sammlertrocknereinheit 130 strömt.
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Dementsprechend kann der Wärmeaustausch miteinander effektiv erzielt werden, da die Unterkühlungswärmeabgabeeinheit 120 derart konfiguriert ist, dass das flüssige Kältemittel und das gasförmige Kältemittel von niedrigem Druck in einander entgegengesetzte Richtungen in einem Zustand, in welchem diese nicht miteinander vermischt sind, durch den dritten Strömungspfad 123 bzw. den vierten Strömungspfad 125 strömen, welche nicht miteinander interagieren in einem Zustand, in welchem jede Platte 121 gestapelt ist.
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Wenn auch in dieser beispielhaften Ausführungsform das gasförmige Kältemittel von niedrigem Druck von der Unterkühlungswärmeabgabeeinheit 120 und das Kältemittel von der Sammlertrocknereinheit 130 beschrieben worden sind, dass diese in einer beispielhaften Ausführungsform in einander entgegengesetzte Richtungen strömen, ist es nicht auf die offenbarte Ausführungsform beschränkt, und diese können in die gleiche Richtung strömen. In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform kann die Unterkühlungswärmeabgabeeinheit 120 mit der Hauptwärmeabgabeeinheit 110 und der Sammlertrocknereinheit 130 mittels einer Verbindungsplatte 160, welche an dem oberen Abschnitt davon montiert ist, verbunden sein.
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Die Hauptwärmeabgabeeinheit 110 und die Sammlertrocknereinheit 130 sind im Abstand voneinander angeordnet und mittels eines Befestigungsvorsprungs 161, welcher in einer Breitenrichtung der Verbindungsplatte 160 zwischen der Hauptwärmeabgabeeinheit 110 und der Sammlertrocknereinheit 130 geformt ist, befestigt. In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform ist die Sammlertrocknereinheit 130 an einer Seite der Hauptwärmeabgabeeinheit 110 angeordnet und über die Verbindungsplatte 160 am oberen Abschnitt der Unterkühlungswärmeabgabeeinheit 120 montiert.
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Die Sammlertrocknereinheit 130 ist derart konfiguriert, dass Gaskomponenten vom Kältemittel, welches durch die Hauptwärmeabgabeeinheit 110 und die Unterkühlungswärmeabgabeeinheit 120 strömt, getrennt werden und Feuchtigkeit sowie fremde Materialien gefiltert werden, wodurch die Zufuhr von nur flüssigem Kältemittel in die Unterkühlungswärmeabgabeeinheit 120 ermöglicht wird.
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In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform verbindet die obere Abdeckung 140 die Hauptwärmeabgabeeinheit 110 und die Sammlertrocknereinheit 130 miteinander.
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Die obere Abdeckung 140 ist derart konfiguriert, dass ein Kühlwassereinlass 141 und ein Kühlwasserauslass 143, über welche das Kühlwasser hinein- bzw. herausströmt, an einer Seite bzw. an einer anderen Seite korrespondierend zur Hauptwärmeabgabeeinheit 110 geformt werden, und an der Seite des Kühlwassereinlasses 141 ist an einer Stelle, welche im Abstand liegt, der Kältemitteleinlass 145 geformt.
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Hierbei ist der Kältemitteleinlass 145 mit jedem der ersten Strömungspfade 113 im Innenabschnitt der Hauptwärmeabgabeeinheit 110 verbunden, um mit dem Kältemittel, welches vom Kompressor 105 zugeführt wird, versorgt zu werden.
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Der Kühlwassereinlass 141 ist mit dem Kühler 107 verbunden, um die zweiten Strömungspfade 115 mit dem Kühlwasser zu versorgen, und der Kühlwasserauslass 143 führt das Kühlwasser, welches durch jeden der zweiten Strömungspfade 115 hindurchgeströmt ist, wieder zum Kühler 107 ab.
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Zusätzlich ist der Kältemittelauslass 151, welcher mit der Unterkühlungswärmeabgabeeinheit 120 an einer Seite, welche zum Kältemitteleinlass 145 korrespondiert, verbunden ist, an der unteren Abdeckung 150 geformt und mit dem Expansionsventil 101 verbunden.
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Zusätzlich ist die untere Abdeckung 150 derart konfiguriert, dass ein Einlass 153 für gasförmiges Kältemittel im Abstand zum Kältemittelauslass 151 geformt ist und mit einem Verdampfer 103 verbunden ist, und an der gegenüberliegenden Seite davon ist ein Auslass 155 für gasförmiges Kältemittel geformt und mit dem Verdampfer 103 verbunden.
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Die untere Abdeckung 150 ist mit einem Montageloch 157 korrespondierend zur Sammlertrocknereinheit 130 geformt und an einem unteren Abschnitt der Unterkühlungswärmeabgabeeinheit 120 montiert.
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Dementsprechend wird das vom Kompressor 105 zugeführte Kältemittel primär durch einen Wärmeaustausch mit dem Kühlwasser beim Durchströmen der Hauptwärmeabgabeeinheit 110 gekühlt und kondensiert, und dann werden ein gasförmiges Kältemittel, Feuchtigkeit und fremde Materialien beim Durchströmen der Sammlertrocknereinheit 130 entfernt.
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Dann strömt das Kältemittel in die Unterkühlungswärmeabgabeeinheit 120. Zu dieser Zeit wird das Kältemittel durch Wärmeaustausch mit einem gasförmigen Kühlmittel von niedrigem Druck unterkühlt, so dass ein Kühlwirkungsgrad verbessert und eine Kondensationsrate des Kältemittels erhöht werden können.
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In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform kann eine Trennwand 127, mittels welcher jeder der ersten und der zweiten Strömungspfade 113, 115 und jeder der dritten und der vierten Strömungspfades 123, 125 getrennt sind, zwischen der Unterkühlungswärmeabgabeeinheit 120 und der Hauptwärmeabgabeeinheit 110 geformt sein, und ein erster Verbindungsströmungspfad 128 zur Verbindung mit der Sammlertrocknereinheit 130 kann am oberen Abschnitt der Trennwand 127 geformt sein.
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Dementsprechend kann die Hauptwärmeabgabeeinheit 110 derart konfiguriert sein, dass das eingeströmte Kältemittel durch Wärmeaustausch mit dem Kühlwasser kondensiert und das kondensierte Kältemittel über den ersten Verbindungsströmungspfad 128 zur Sammlertrocknereinheit 130 abgeführt wird.
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Zusätzlich kann die Unterkühlungswärmeabgabeeinheit 120 derart konfiguriert sein, dass der zweite Verbindungsströmungspfad 129, in welchem das flüssige Kältemittel, welches die Sammlertrocknereinheit 130 durchströmt hat, strömt, am unteren Abschnitt von der Trennwand 127 geformt ist.
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Das heißt: das Kältemittel, welche durch die Hauptwärmeabgabeeinheit 110 und die Sammlertrocknereinheit 130 zugeführt wird, strömt durch den zweiten Verbindungsströmungspfad 129 in die Unterkühlungswärmeabgabeeinheit 120 und strömt durch den dritten Strömungspfad 123.
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Dementsprechend wird das flüssige Kältemittel, welches durch jeden der dritten Strömungspfade 123 hindurchströmt, durch Wärmeaustausch mit dem gasförmigen Kältemittel, welches vom Verdampfer 103 zugeführt wird, unterkühlt.
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Hierbei sind der erste Verbindungsströmungspfad 128 und der zweite Verbindungsströmungspfad 129 voneinander getrennt mittels jeweiliger Trennwand 127, so dass ein Vermischen des Kältemittels, welches durch die Hauptwärmeabgabeeinheit 110 strömt, und des Kältemittels, welches in die Unterkühlungswärmeabgabeeinheit 120 einströmt, verhindert werden kann.
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Eine detaillierte Konfiguration der Sammlertrocknereinheit 130 gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform, wie oben beschrieben, wird nachfolgend ausführlicher beschrieben.
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In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform ist die Sammlertrocknereinheit 130 konfiguriert, um aufzuweisen: eine Kältemittelspeichereinheit 131, ein Einsatzelement 133, eine Befestigungskappe 135 und ein Trocknungsmittel 137.
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Zunächst ist die Kältemittelspeichereinheit 131 derart konfiguriert, dass eine Mehrzahl von Platten 131a eine gestapelte Konfiguration aufweist und ein Kältemittelspeicherraum 131b am Innenabschnitt davon geformt ist.
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Das Einsatzelement 133 ist vom unteren Abschnitt der unteren Abdeckung 150 her durch das Montageloch 157 in den Kältemittelspeicherraum 131b eingesetzt.
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Die Unterkühlungswärmeabgabeeinheit 120 kann derart konfiguriert sein, dass ein Verbindungsraum 126, welcher mit dem Montageloch 157 verbunden ist, von einer Seite des Innenabschnitts, welche zur Sammlertrocknereinheit 130 korrespondiert, geformt ist und mit dem Kältemittelspeicherraum 131b verbunden ist.
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Das Einsatzelement 133 ist in einer zylindrischen Form geformt, welche an beiden Enden davon offen ist, und in ein Montageloch, welches zum Verbindungsraum 126 korrespondiert, eingepresst, so dass das Kältemittel nicht nach außerhalb der Unterkühlungswärmeabgabeeinheit 120 ausläuft, und das obere Ende davon korrespondiert zum Kältemittelspeicherraum 131b.
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In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform ist die Befestigungskappe 135 von dem unteren Abschnitt des Einsatzelements 133 her in den oberen Abschnitt eingesetzt ist und integral mit einer Filtereinheit 135a zum Filtern des flüssigen Kältemittels am oberen Abschnitt geformt, wobei der untere Abschnitt in eine innere Umfangsfläche des Einsatzelements 133 geschraubt ist.
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Hierbei kann ein Abführloch 133a, durch welches ein flüssiges Kältemittel, welches die Filtereinheit 135a passiert hat, in die Unterkühlungswärmeabgabeeinheit 120 abgeführt wird, an dem Einsatzelement 133 geformt sein an einer Seite des oberen Abschnitts, welche zur Filtereinheit 135a der Befestigungskappe 135 und zur Unterkühlungswärmeabgabeeinheit 120 korrespondiert.
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Das Abführloch 133a ist derart konfiguriert, dass es den zweiten Verbindungsströmungspfad 129 und die Filtereinheit 135a miteinander verbindet, so dass das gefilterte flüssige Kältemittel über den zweiten Verbindungsströmungspfad 129 mit einem dritten Strömungspfad 123 der Unterkühlungswärmeabgabeeinheit 120 verbunden ist.
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Eine Dichtung 139 ist zum Abdichten zwischen der äußeren Umfangsfläche der Befestigungskappe 135 und der inneren Umfangsfläche des Einsatzelements 133 angeordnet.
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In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform kann die Dichtung 139 als ein Paar konfiguriert sein und eine Funktion aufweisen, dass sie eine Leckage des flüssigen Kältemittels zur Unterkühlungswärmeabgabeeinheit 120 verhindert.
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Zusätzlich ist das Trocknungsmittel 137 am Kältemittelspeicherraum 131b am oberen Abschnitt der Befestigungskappe 135 vorgesehen, und ein restliches gasförmiges Kältemittel des kondensierten Kältemittels, welches von der Hauptwärmeabgabeeinheit 110 her strömt, wird getrennt.
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Das heißt: nachdem das restliche gasförmige Kältemittel im Innenabschnitt davon mittels des Trocknungsmittels 137 getrennt worden ist, werden die fremden Materialien beim Durchströmen der Filtereinheit 135a gefiltert.
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Dann kondensiert das Kältemittel sekundär über den zweiten Verbindungsströmungspfad 129 beim Durchströmen der Unterkühlungswärmeabgabeeinheit 120, wird dann über den Kältemittelauslass 151 aus der Unterkühlungswärmeabgabeeinheit 120 herausgeführt und strömt in das Expansionsventil 101.
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Dementsprechend wird verhindert, dass die fremden Materialien zusammen mit dem Kältemittel in das Expansionsventil 101 einströmen.
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Zusätzlich können, wenn die Lebensdauer des Trocknungsmittels 137 zu Ende geht, der Wartungsaufwand und die Wartungszeit verringert werden, indem die eingeschraubte Befestigungskappe 135 getrennt und ersetzt wird.
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Der Kondensator 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann derart konfiguriert sein, dass die Hauptwärmeabgabeeinheit 110, die Unterkühlungswärmeabgabeeinheit 120 und die Sammlertrocknereinheit 130 jeweils gestapelt sind mit einer Mehrzahl von Platten 111, 121, 131a, so dass diese mittels der oberen und der unteren Abdeckung 140, 150 sowie der Verbindungsplatte 160 integral gestaltet werden können.
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Nachfolgend wird ein Kondensator 100 für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welcher wie oben beschrieben konfiguriert ist, im Detail mit Bezug auf 5 und 6 beschrieben.
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5 ist ein Betriebszustandsdiagramm, welches einen Strom eines Kältemittels in einer Schnittansicht entlang der Linie A-A von 3 darstellt. 6 ist ein Betriebszustandsdiagramm, welches Ströme eines Kühlwassers und eines gasförmigen Kältemittels in einer Schnittansicht entlang der Linie B-B von 3 darstellt.
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Zunächst strömt, wie in 5 gezeigt, ein gasförmiges Kältemittel von hoher Temperatur und hohem Druck, welches vom Kompressor 105 zugeführt ist, über den Kältemitteleinlass 145 der oberen Abdeckung 140 in die Hauptwärmeabgabeeinheit 110 hinein und wird entlang der ersten Strömungspfade 113, welche jeweils zwischen den zweiten Strömungspfaden 113 geformt sind, bewegt.
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Zu dieser Zeit strömt, wie in 6 gezeigt, ein Kühlwasser von niedriger Temperatur, welches mittels des Kühlers 107 gekühlt ist, über den Kühlwassereinlass 141 der oberen Abdeckung 140 in die Hauptwärmeabgabeeinheit 110 hinein und wird entlang der zweiten Strömungspfade 115 bewegt, und dann über den Kühlwasserauslass 143 herausgeführt und wieder in den Kühler 107 eingeführt, wo es durch einen Wärmeaustausch mit Außenluft gekühlt wird.
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Zusätzlich strömt das gasförmige Kältemittel von niedrigem Druck, welches vom Verdampfer 103 zugeführt ist, über einen Einlass 153 für gasförmiges Kältemittel hinein, welcher am unteren Abschnitt der Unterkühlungswärmeabgabeeinheit 120 montiert ist.
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Hierbei strömt das Kältemittel, welches in die Hauptwärmeabgabeeinheit 110 einströmt, über den Kältemitteleinlass 145 in den Innenabschnitt der Hauptwärmeabgabeeinheit 110 hinein, und der Wärmeaustausch mit dem Kühlwasser findet statt, während es entlang der ersten Strömungspfade 113 bewegt wird, welche zwischen dem Kühlwasser, welches entlang der zweiten Strömungspfade 115 strömt, geformt sind.
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Das heißt: die Hauptwärmeabgabeeinheit 110 ist derart konfiguriert, dass, nachdem das Kältemittel, welches in den Innenabschnitt davon eingeströmt ist und die ersten Strömungspfade 113 durchströmt hat, primär kondensiert durch einen Wärmeaustausch mit dem Kühlwasser, welches die zweiten Strömungspfade 115 durchströmt, das kondensierte Kältemittel über den ersten Verbindungsströmungspfad 128, welcher am oberen Abschnitt der Unterkühlungswärmeabgabeeinheit 120 geformt ist, in die Sammlertrocknereinheit 130 strömt.
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Ferner durchströmt das kondensierte Kältemittel, welches in die Sammlertrocknereinheit 130 einströmt, das Trocknungsmittel 137, welches am Kältemittelspeicherraum 131b vorgesehen ist, und die Filtereinheit 135a.
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Dann wird das Kältemittel über ein Abführloch 133a des Einsatzelements 133 herausgeführt und in den zweiten Verbindungsströmungspfad 129 eingeführt, welcher mit dem Abführloch 133a verbunden ist.
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Dementsprechend wird das kondensierte flüssige Kältemittel, welches über den zweiten Verbindungsströmungspfad 129 in die Unterkühlungswärmeabgabeeinheit 120 einströmt, entlang der dritten Strömungspfade 123 bewegt und über den Kältemittelauslass 151 in das Expansionsventil 101 abgeführt.
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Hierbei wird das gasförmige Kältemittel von niedrigem Druck, welches vom Verdampfer 103 zugeführt ist, über den Einlass 153 für gasförmiges Kältemittel in den Innenabschnitt der Unterkühlungswärmeabgabeeinheit 120 eingeführt.
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Zu dieser Zeit strömt das gasförmige Kältemittel, welches in die Unterkühlungswärmeabgabeeinheit 120 einströmt, entlang der vierten Strömungspfade 125 in die entgegengesetzte Richtung des flüssigen Kältemittels, welches entlang der dritten Strömungspfade 123 strömt.
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Dementsprechend passiert das gasförmige Kältemittel die Sammlertrocknereinheit 130, und das flüssige Kältemittel wird in der Unterkühlungswärmeabgabeeinheit 120 unterkühlt.
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Das heißt: das Kältemittel, welches in die Unterkühlungswärmeabgabeeinheit 120 einströmt, wird über den Kältemittelauslass 151 in einem unterkühlten Zustand abgeführt und dem Expansionsventil 101 zugeführt.
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Nachdem das gasförmige Kältemittel, welches über den Einlass 153 für gasförmiges Kältemittel eingeströmt ist, Wärme ausgetauscht hat mit dem Kältemittel, welches entlang der dritten Strömungspfade 123 bewegt wird, wird das Kältemittel über den Auslass 155 für gasförmiges Kältemittel herausgeführt und dem Kompressor 105, welcher mit dem Auslass 155 für gasförmiges Kältemittel verbunden ist, zugeführt.
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Hierbei ist die Sammlertrocknereinheit 130 integral in der Haupt- und der Unterkühlungswärmeabgabeeinheit 110 und 120 gestaltet mittels der oberen und der unteren Abdeckung 140 und 150 in einem Zustand, in welchem sie mittels der Verbindungsplatte 160 von der einen Seite der Hauptwärmeabgabeeinheit 110 im Abstand ist.
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Ferner ist die Sammlertrocknereinheit 130 mittels des ersten Verbindungsströmungspfades 128 und des zweiten Verbindungsströmungspfades 129 mit der Hauptwärmeabgabeeinheit 110 und der Unterkühlungswärmeabgabeeinheit 120 verbunden, so dass auf ein separates Verbindungsrohr verzichtet werden kann.
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Ferner ist die Sammlertrocknereinheit 130 in einer konventionellen Kreisform konfiguriert, um die gleichen gestapelten Platten 111, 121, 131a wie die der Wärmeabgabeeinheiten 110, 120 aufzuweisen, so dass eine Packung und ein freies Volumen reduziert werden, wodurch die Erhöhung der Wärmeabgabeeinheiten 110 und 120 ohne eine Veränderung der Größen davon ermöglicht wird.
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Zusätzlich kann das Kältemittel unterkühlt werden und kondensieren mittels des gasförmigen Kältemittels von niedrigem Druck, wodurch die Verbesserung von Kühlleistung und -wirkungsgrad ermöglicht werden.
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Zusätzlich, im Unterschied zu einer Art, bei welcher ein Strömungspfad, welcher mittels einer Rippe partitioniert ist, getrennt und partitioniert ist in einem konventionellen Plattenwärmetauscher, kann ein Vermischen, welches aufgrund von schlechter Schweißarbeit und Schwankung von Montagequalität entsteht, verhindert werden, wodurch die Verbesserung des Kondensationswirkungsgrads und der Marktfähigkeit ermöglicht wird.
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Wenn der Kondensator 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewandt wird, wie oben konfiguriert, ist die Sammlertrocknereinheit 130 dementsprechend integral gestaltet, wird die Wasserkühlungskondensation durch einen Wärmeaustausch von Kühlfluid und dem Kältemittel angewandt, und das kondensierte Kältemittel kann durch einen Wärmeaustausch mit dem gasförmigen Kältemittel von niedrigem Druck, welches durch den Verdampfer 103 zugeführt wird, unterkühlt werden. Daher gibt es einen Effekt der Reduzierung von Kosten und Gewicht, indem das Layout der Komponenten und des Verbindungsrohres vereinfacht wird.
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Da das Kältemittel, welches durch die Hauptwärmeabgabeeinheit 110 kondensiert, wieder unterkühlt werden kann durch die Unterkühlungswärmeabgabeeinheit 120, kann ferner eine separate Vorrichtung oder ein Rohr zum zusätzlichen Unterkühlen des kondensierten Kältemittels entfallen, wodurch die Zusatzkosten vermieden werden.
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Ferner ist die Sammlertrocknereinheit 130 im Abstand zur Hauptwärmeabgabeeinheit 110 angeordnet, um ein Vermischen des Kühlwassers zu verhindern, und ein freies Volumen des Innenabschnitts des Kondensators 100 wird reduziert, um einen Wärmeabgabebereich zu erhöhen, und der Kondensationswirkungsgrad sowie der Kühlwirkungsgrad werden verbessert, ohne die Größen erhöhen zu müssen, so dass die Marktfähigkeit verbessert wird.
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Zusätzlich sind die Hauptwärmeabgabeeinheit 110, die Unterkühlungswärmeabgabeeinheit 120 und die Sammlertrocknereinheit 130 hergestellt in jeweils separat gestapelter Art und integral konfiguriert mittels der oberen und der unteren Abdeckung 140, 150 sowie der Verbindungsplatte 160, so dass ein Vermischen aufgrund von Leckage infolge von schlechter Schweißarbeit und Schwankung von Montagequalität, welche bei einer Art, bei welcher ein Strömungspfad mittels einer konventionellen Rippe partitioniert ist, auftreten, verhindert werden kann.
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Zwecks Erläuterung und genauer Definition der angehängten Ansprüche werden Begriffe wie zum Beispiel „obere”, „untere”, „innere” und „äußere” zur Beschreibung der Merkmale der beispielhaften Ausführungsformen mit Bezug auf die Positionen verwendet, wie sie in den Figuren dargestellt sind.
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Die vorhergehenden Beschreibungen der spezifischen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dienen dem Zweck der Darstellung und Beschreibung. Sie sollen nicht als erschöpfend oder die Erfindung auf die genaue offenbarte Form einschränkend verstanden werden. Es sind offensichtlich viele Modifikationen und Variationen möglich angesichts der obigen Lehre. Die beispielhaften Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Grundsätze der Erfindung und deren praktische Anwendung zu erläutern und dadurch dem Fachmann die Herstellung und den Gebrauch der verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sowie von deren zahlreichen Alternativen und Modifikationen zu ermöglichen. Es ist beabsichtigt, dass der Schutzumfang der Erfindung durch die angeführten Ansprüche und deren Äquivalente definiert wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- KR 10-2012-0114980 [0001]
