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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Kondensator, welcher zwischen
einem Kompressor und einem Verdampfer in einer dampfkompressionsartigen
Kühlvorrichtung
verbaut ist, die in einer Fahrzeugklimatisierungsanlage Anwendung
findet. Der Kondensator empfängt
von dem Kompressor ein Kältemittel,
kondensiert und verflüssigt
das Kältemittel, indem
er bewirkt, daß dieses
Wärme abstrahlt,
und schickt das verflüssigte
Kältemittel über einen
Flüssigkeitstank
an einen Verdampfer.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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In
einer Fahrzeugklimatisierungsanlage zum Kühlen und Entfeuchten des inneren
eines Kraftfahrzeugs ist eine dampfkompressionsartige Kühlvorrichtung
enthalten. In 14 ist ein Schaltplan gezeigt, welcher
das Konzept einer dampfkompressionsartigen Kühlvorrichtung, wie in der japanischen
Patentoffenlegungsschrift Nr. HEI. 4-95522 offenbart, zeigt. Ein
Kompressor 1 führt
ein gasförmiges
Kältemittel, welches
eine hohe Temperatur und einen hohen Druck aufweist, einem Kondensator 2 zu.
Wenn dieses den Kondensator 2 passiert, wird zwischen dem Kältemittel
und der Luft ein Wärmetausch
durchgeführt.
Die Temperatur des gasförmigen
Kältemittels fällt und
dieses kondensiert zu einem flüssigen
Kältemittel.
Das flüssige
Kältemittel
wird zeitweilig in einem Flüssigkeitstank 3 gestaut.
Anschließend
wird dieses durch ein Expansionsventil 4 zu einem Verdampfer 5 geleitet,
wo dieses verdampft. Die Temperatur des Verdampfers 5 sinkt,
da der Verdampfer die Latentwärme
der Verdampfung verliert. Wenn deshalb Luft zum Zwecke der Klimatisierung
durch den Verdampfer 5 geleitet wird, wird die Luft gekühlt und entfeuchtet.
Das Kältemittel
verdampft in dem Verdampfer 5 zu einem gasförmigen Kältemittel
und wird von dem Kompressor 1 in diesem angesaugt und von diesem
wiederum verdichtet. Auf diese Weise wird der Kühlzyklus wiederholt.
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15 zeigt
einen Kondensator 2, auf welchen die vorliegende Erfindung
angewendet wird. Wie darin gezeigt, enthält der Kondensator 2 ein
Paar oberer und unterer Sammelrohre 6a und 6b,
welche horizontal und parallel zueinander angeordnet sind. Das Kältemittel
strömt
vertikal zwischen dem oberen und dem unteren Sammelrohr 6a und 6b.
Der Kondensator 2 ist ein sogenannter vertikalströmungsartiger
Kondensator. In dem Kern beiderseits des Kondensators 2 und
eines Kühlers 26,
welcher benachbart an den Kondensator befindlich ist, werden Lamellen
verwendet, was ebenfalls dazu dient eine kompakte Anordnung des
Kondensators 2 und des Kühlers 26 zu erreichen.
Eine bis eine Mehrzahl von Zwischenwänden sind innerhalb der Sammelrohre 6a und 6b des
Kondensators 2 vorgesehen, wobei die inneren Abschnitte
der Sammelrohre 6a und 6b in eine Mehrzahl von
Kammern luft- und flüssigkeitsdicht
unterteilt sind. Der innere Abschnitt des oberen Sammelrohrs 6a ist
durch eine obere Zwischenwand 13 in eine erste obere Kammer 15 und
eine zweite obere Kammer 16 unterteilt. Der innere Abschnitt
des unteren Sammelrohrs 6b ist durch eine untere Zwischenwand 14 in
eine erste untere Kammer 17 und eine zweite untere Kammer 18 unterteilt.
In dem Kern 9 des Kondensators 2 sind eine Mehrzahl
von Wärmeübertragungsrohren 7 vertikal
zwischen dem oberen und dem unteren Sammelrohr 6a und 6b angeordnet.
Zwischen den Wärmeübertragungsrohren 7, welche
benachbart aneinander angeordnet sind, befinden sich die Lamellen 8,
welche von den Wärmeübertragungsrohren 7 ebenfalls
getragen werden. Die Wärmeübertragungsrohre 7 sind
in drei Arten von Wärmeübertragungsrohren
geordnet, erste Wärmeübertragungsrohre 19,
zweite Wärmeübertragungsrohre 20,
und dritte Wärmeübertragungsrohre 21.
Die ersten Wärmeübertragungsrohre 19 münden an
den oberen Enden in die erste obere Kammer 15, und die unteren
Enden münden
in die erste untere Kammer. Die zweiten Wärmeübertragungsrohre 20 münden an den
oberen Enden in die zweite obere Kammer 16 und an den unteren
Enden in die erste untere Kammer 17. Die dritten Wärmeübertragungsrohre 21 münden an
den oberen Enden in die zweite obere Kammer 16, und an
den unteren Enden in die zweite und dritte Kammer 18. Die
Wärmeübertragungsrohre 7 sind
in Bezug auf die oberen und unteren Zwischenwände 13 und 14 in
erste bis dritte Wärmeübertragungsrohre 19, 20 und 21 gruppiert.
Die ersten Wärmeübertragungsrohre 19 sind
stromaufwärts
in dem Kern befindlich und speisen das Kältemittel abwärts. Die
zweiten Wärmeübertragungsrohre 20 sind an
dem mittleren Abschnitt des Kerns befindlich, und speisen das Kältemittel
aufwärts.
Die dritten Wärmeübertragungsrohre 21 sind
am stromabwärtigen Ende
in dem Kern befindlich, und speisen das Kältemittel abwärts. Auf
beiden Seiten des Kerns 9 einschließlich der Wärmeübertragungsrohre 7 und
der Lamellen 8 sind die Seitenplatten 10a und 10b angeordnet.
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Die
ersten, zweiten und dritten Wärmeübertragungsrohre 19, 20 und 21 unterscheiden
sich in der Anzahl. Eine Gesamtdurchlaßfläche S19 der ersten Wärmeübertragungsrohre 19 ist
größer als
eine Gesamtdurchlaßfläche S20
der zweiten Wärmeübertragungsrohre 20,
und die Gesamtdurchlaßfläche S20
ist größer als
die Gesamtdurchlaßfläche S21
der dritten Wärmeübertragungsrohre 21.
Das heißt,
S1 > S2 > S21. Im Falle des
in 16 gezeigten Kondensators 2 ist S19 =
S20 = S21, und die ersten, zweiten und dritten Wärmeübertragungsrohre 19, 20 und 21 sind
in deren Anzahl gleich. Das heißt,
die Gesamtdurchlaßfläche einer
Gruppe (aufwärtige
Gruppe oder abwärtige
Gruppe) von Wärmeübertragungsrohren
ist im allgemeinen verringert, wenn das Kältemittel abwärts strömt, da das
Kältemittel
mehr verdichtet ist, wenn dieses abwärts strömt, so daß das Volumen des Kältemittels
verringert ist.
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Ein
Eingangsblock 11 wird mit der oberen Seite des rechten
Endes (in 15) des oberen Sammelrohrs 6a hartverlötet. Der
Eingangsblock 11 enthält
die Eingangsöffnungen 12,
welche sich in das innere der ersten oberen Kammer 15 fortsetzen. Durch
die Eingangsöffnungen 12 eintretendes
Kältemittel
strömt
vertikal zwischen dem oberen und dem unteren Sammelrohr 6a und 6b in
Richtung der Pfeile in 15.
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Ein
Abgangsrohr 22, durch welches das Kältemittel ausströmt, ist
fest an der unteren Seite des linken Endes (in 15)
des unteren Sammelrohrs 6b, d.h. der unteren Fläche der
am meisten linkswärts
befindlichen Kammer (zweite untere Kammer 18) befestigt,
welche am stromabwärtigen
Ende in dem Kondensator befindlich ist. Das obere Ende des Abgangsrohres 22 mündet an
einer Position nahe der unteren Zwischenwand 14 in die
zweite untere Kammer 18. Das Kältemittel strömt in den
Kondensator 2, strömt
durch den Kondensator 2 in Pfeilrichtung (15),
und erreicht die zweite untere Kammer 18 des unteren Sammelrohres 6b.
Das Kältemittel
verläßt anschließend das
Abgangsrohr 22, strömt
durch den Flüssigkeitstank 3 und
das Expansionsventil 4 und gelangt in den Verdampfer 5 (14).
In 16 wurde das Abgangsrohr 22 weggelassen.
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In
dem inneren Abschnitt des derart aufgebauten Kondensators 2 strömt das von
dem Kompressor 1 (14) kommende
Kältemittel,
während dieses
zu einem flüssigen
Kältemittel
kondensiert. Das Kältemittel
tritt in den Kondensator 2 durch die Eingangsöffnungen 12 ein,
und während
dessen Passage durch den Kondensator 2 wird ein Wärmetausch
zwischen dem Kältemittel
und der Luft, welche durch den Kern 9 in der Richtung von
einer Seite zu der anderen Seite des Kerns 9 strömt, durchgeführt, und
die Temperatur des Kältemittels
fällt ab. Das
gasförmige
Kältemittel,
welches in den Kondensator 2 eintritt, wird somit in ein
flüssiges
Kältemittel und
ein gasförmiges
Kältemittel
getrennt. Das flüssige
Kältemittel
und das gasförmige
Kältemittel
coexistieren deshalb in den dritten Wärmeübertragungsrohren 21.
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17 zeigt
ein weiteres Beispiel eines herkömmlichen
Kondensators 2. In diesem Kondensator ist das Abgangsrohr 22 an
der oberen Seite des linken Endes des oberen Sammelrohrs 6a,
d.h. der oberen Fläche
der am meisten linkswärtigen
Kammer befestigt, welche sich am stromabwärtigen Ende in dem Kondensator
befindet. Das heißt
in dem oberen Sammelrohr 6a sind zwei obere Zwischenwände 13 vorgesehen.
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In
dem in 17 gezeigten Kondensator 2 ist
das Abgangsrohr 22 in das obere Sammelrohr 6a durch
ein Verbindungsloch 30 eingefügt, welches an der oberen Seite
des oberen Sammelrohrs 6a ausgebildet ist, und in das obere
Sammelrohr 6a hinein mündet.
Die äußere Umfangsfläche des
Abgangsrohrs 22 ist mit dem inneren Umfangsrand des Verbindungslochs 30,
wie in 18 gezeigt, durch Hartverlöten luft- und flüssigkeitsdicht
gekoppelt. Die oberen Enden der Wärmeübertragungsrohre 7 sind in
das obere Sammelrohr 6a durch das Verbindungsloch 31 eingefügt, welches
an der unteren Seite des oberen Sammelrohrs 6a ausgebildet
ist. Die obere Öffnung 33 jeder
der Wärmeübertragungsrohre 7 ist in
der Mitte des oberen Sammelrohrs 6b positioniert, wenn
im Querschnitt betrachtet. Wenn eine Menge des flüssigen Kühlmittels,
welches in dem oberen Sammelrohr 6a befindlich ist, gering
ist, (bei hoher Belastung) ist ein Flüssigkeitsstand L1 des flüssigen Kältemittels
unter der Öffnung 32 des
Abgangsrohrs 22 (18) befindlich.
Wenn eine Menge des flüssigen
Kältemittels
groß ist
(bei geringer Belastung), erreicht ein Flüssigkeitsstand L2 des Kältemittels
die Öffnung 32 des
Abgangsrohrs 22.
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Der
Begriff "hohe Belastung" bedeutet hier ein
Zustand, in welchem ein Unterschied zwischen einer eingestellten
Temperatur der Klimatisierungsanlage und einer tatsächlichen
Temperatur in dem Fahrzeug groß ist,
und das Kältemittel
häufig
in der Klimatisierungsanlage zirkuliert. Der Begriff "geringe Belastung" bedeutet hier ein
Zustand, in welchem ein Unterschied zwischen der eingestellten Temperatur und
der tatsächlichen
Temperatur gering ist, und das Kältemittel
in der Klimatisierungsanlage weniger häufig zirkuliert.
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Wenn
das flüssige
Kältemittel,
welches in dem oberen Sammelrohr 6a befindlich ist, eine
kleine Menge ist, ist der Flüssigkeitsstand
L1 des Kältemittels
unter der Öffnung 32 des
Abgangsrohrs 22. Es strömt
deshalb kein Kältemittel
in das Abgangsrohr 22. Das Ergebnis ist, daß die Menge
des flüssigen Kältemittels,
welche von dem Kondensator 2 an das Expansionsventil 4 gespeist
wird, verringert ist, der Temperaturabfall in dem Verdampfer 5 (14)
gering ist, und die Klimatisierungsanlage daher ihre Kühlleistung
unzureichend ausschöpft.
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Wenn
die Menge des flüssigen
Kältemittels, welche
in dem oberen Sammelrohr 6a befindlich ist, groß ist, ist
der Flüssigkeitsstand
L2 des Kältemittels über der Öffnung 32 des
Abgangsrohrs 22 befindlich. Die Klimatisierungsanlage leidet
unter dem obigen Problem nicht, jedoch aber unter dem folgenden
Problem. Da der Flüssigkeitsstand
L2 des Kältemittels über die
oberen Öffnungen 33 jeder
der Wärmeübertragungsrohre 7 steigt,
strömt
das gasförmige
Kältemittel,
welches durch die Wärmeübertragungsrohre 7 angestiegen
ist, in das obere Sammelrohr 6a, während das flüssige Kältemittel,
welches in dem oberen Sammelrohr 6a befindlich ist, durch
das gasförmige Kältemittel
beiseite gedrückt
wird. Da die Viskosität des
flüssigen
Kältemittels
größer als
die des gasförmigen
Kältemittels
ist, weist das flüssige
Kältemittel einen
größeren Widerstand
bezüglich
des Schubs des gasförmigen
Kältemittels
auf. Wenn das Kältemittel
durch die Wärmeübertragungsrohre 7 ansteigt und
in das obere Sammelrohr 6a strömt ist dieses einem erhöhten Widerstand
ausgesetzt. Mit anderen Worten ist ein Widerstand des Kondensators 2 erhöht. Die
Erhöhung
des Widerstands des Kondensators 2 führt zu einer Herabsetzung der
Leistung der dampfdruckartigen Kühlvorrichtung,
in welcher der Kondensator 2 verbaut ist.
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Ferner
wird dem Kältemittel
ein Schmiermittel beigemischt, um den Kompressor zu schmieren. In
den herkömmlichen
Kondensatoren, welche wie zuvor erwähnt aufgebaut sind, neigt das
Schmiermittel dazu sich in dem Kondensator 2 anzusammeln, um
möglicherweise
die Menge von Schmiermittel, welche durch den Kühlkreislauf in der dampfdruckartigen
Kühlvorrichtung
zirkuliert, zu verringern. Das dem Kältemittel beigemischte Schmiermittel
zirkuliert, zusammen mit dem Kältemittel
durch den Kühlkreislauf
in der Kühlvorrichtung,
während
dieses den Kompressor schmiert. Die geöffneten oberen Enden der Wärmeübertragungsrohre 7 des
Kerns 9 des Kompressors 2 stehen in das innere
des oberen Sammelrohrs 6a hervor und deren Spitzen sind
in einer Mittelstellung darin positioniert, wenn im Querschnitt
(19 und 20) betrachtet.
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Das
Schmiermittel 34, welches dem Kältemittel beigemischt ist,
strömt
in das obere Sammelrohr 6a und neigt dazu, sich an dem
Boden des oberen Sammelrohrs 6a anzusammeln. Das dem Kältemittel
beigemischte Schmiermittel wird mit der Zeit allmählich von
dem Kältemittel
getrennt. Nach der Trennung von dem Kältemittel in dem oberen Sammelrohr 6a sammelt
sich das Schmiermittel 34 (in den 19 und 20) in
dem Raum zwischen der Bodenfläche
des oberen Sammelrohrs 6a und den Öffnungen der oberen Enden der
Wärmeübertragungsrohre 7,
d.h. an dem Boden des oberen Sammelrohrs 6a. Das Schmiermittel,
welches sich an dem Boden des oberen Sammelrohres 6a ein
wenig ansammelt, strömt
in der Strömungsrichtung
des Kältemittels.
Die Menge von Schmiermittel 34, welche durch den Kühlkreislauf
in der dampfdruckartigen Kühlvorrichtung
zirkuliert, ist deshalb um die Menge von Schmiermittel verringert,
welche an dem Boden des oberen Sammelrohres 6a angesammelt
ist. In einem extremen Fall liegt die Menge von Schmiermittel 34,
welche durch den Kühlkreislauf
in der dampfdruckartigen Kühlvorrichtung
zirkuliert, unter einer notwendige Menge von Schmiermittel. Die
Haltbarkeit des Kompressors wird somit beeinträchtigt.
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Das
Problem der Beeinträchtigung
der Haltbarkeit kann durch Erhöhen
einer Menge von Schmiermittel, welche in den Kühlkreislauf gegeben wird, durch
eine Menge von Schmiermittel, welche der Menge von Schmiermittel
entspricht, die sich an den Boden des oberen Sammelrohres 6a ansammeln
wird, gelöst
werden. Das Erhöhen
der Menge von Schmiermittel schafft jedoch ein weiteres Problem;
Schmiermittelfilme neigen dazu, sich an den Innenflächen der
Wärmeübertragungsrohre
auszubilden, welche einen Wärmetauscher
(einschließlich dem
Verdampfer und dem Kondensator) ausbilden. Das Vorhandensein der
Schmierfilme auf den Wärmeübertragungsrohren
behindert den Wärmetausch des
Kältemittels,
welches durch die Wärmeübertragungsrohre
strömt,
mit dem Wärmeübertragungsrohren.
Das Ergebnis ist, daß die
Leistung des Wärmetauschers
herabgesetzt ist. Die Zunahme der Menge von Schmiermittel erhöht ferner
die Herstellungskosten der dampfdruckartigen Kühlvorrichtung, in welcher der
Kondensator 2 verbaut ist.
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Um
die Menge von Schmiermittel 34, welche sich an dem Boden
des oberen Sammelrohres 6a angesammelt hat, zu verringern,
ist ein, wie in den 21 und 22 gezeigter
Aufbau bekannt. In diesem Aufbau ist der Boden des oberen Sammelrohrs 6a eben.
Ein Vorsprung der oberen Enden der Wärmeübertragungsrohre 7 von
dem ebenen Boden 35 ist verringert. Der Aufbau leidet jedoch
unter den folgenden Problemen. In dem Aufbau ist der Boden 35 großflächig und
eine Tiefe des angesammtelten Schmiermittels 34 ist nicht
hoch, aber die Menge von Schmiermittel 34, welche sich
in dem Boden des oberen Sammelrohre 6a angesammelt hat,
ist erhöht. Wenn
der ebene Boden 35 ein Kältemittel mit hohem Druck aufnimmt,
welches in das obere Sammelrohr 6a gespeist wird, wird
dieser leicht bzw. einfach verformt. Wo der Aufbau verwendet wird,
ist es deshalb schwierig einen Kompromiß zwischen hoher Haltbarkeit
und Gewichtsreduzierung des Kondensators durch Verdünnung des
oberen Sammelrohres 6a zu erzielen.
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Der
in 15 gezeigte Kondensator weist ein weiteres Problem
auf. Die Öffnungen
der unteren Enden der dritten Wärmeübertragungsrohre 21,
welche näher
an der Mitte (näher
zu der rechten Seite in 15) des
Kerns befindlich sind, liegen der Öffnung des oberen Endes das
Abgangsrohrs 22 gegenüber. Mehr
des flüssigen
Kältemittels
neigt deshalb dazu durch diese dritten Wärmeübertragungsrohre 21, welche
sich näher
an der Kernmitte befinden, zu strömen. Der Grund dafür ist wie
folgt. Das flüssige
Kältemittel,
welches in Richtung des linken Endes (in 15) des
oberen Sammelrohres 6a in der zweiten oberen Kammer 16 strömt, strömt durch
sein Gewicht bedingt abwärts.
Demzufolge strömt
eine erhöhte Menge
des flüssigen
Kältemittels
in den dritten Wärmeübertragungsrohren 21,
welche sich näher
an der Mitte des Kerns 9 befinden, sowie in dem höheren Abschnitt
der Kältemittelströmung in
der zweiten oberen Kammer 16. Das flüssige Kältemittel, welches in den dritten
Wärmeübertragungsrohren 21 strömt, erreicht
die Öffnung
des oberen Endes des Abgangsrohrs 22 direkt, und wird aus
dem Kondensator 2 ausgestoßen. Unterdessen ist das gasförmige Kältemittel
oben (high) und strömt
mit hoher Geschwindigkeit, sowie ist weniger von seinem Gewicht betroffen.
Das gasförmige
Kältemittel
strömt
deshalb, um das Ende der zweiten oberen Kammer 16 zu erreichen,
welches stromabwärts
in dem Kern befindlich ist, und strömt durch die dritten Wärmeübertragungsrohre 21 abwärts (welche
in dem kreuz-schraffierten Abschnitt in 15 dargelegt
sind), welche nahe dem linken Ende des Kerns 9 befindlich
sind, und erreicht den linken Endabschnitt (in 15)
der zweiten unteren Kammer 18. Das gasförmige Kältemittel strömt anschließend zu
der Mitte in der zweiten unteren Kammer 18 und verläßt den Kondensator 2 durch
das Abgangsrohr 22.
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Falls
das flüssige
Kältemittel
und das gasförmige
Kältemittel,
welche die dritten Wärmeübertragungsrohre 21 passieren
und die zweite untere Kammer 18 erreichen, in der Kammer
vermischt werden und durch das Abgangsrohr 22 ausgestoßen werden, ergibt
sich kein besonderes Problem. Das gasförmige Kältemittel, welches das linke
Ende der zweiten unteren Kammer 18 und deren nahegelegenen
Abschnitt erreicht, bewegt sich rasch zu einem Abschnitt nahe dem
oberen Ende des Abgangsrohrs 22. Manchmal wird das gasförmige Kältemittel
durch das flüssige
Kältemittel,
welches zeitweilig an einem Abschnitt nahe dem rechten Ende der
zweiten unteren Kammer 18 befindlich ist, behindert und
erreicht nicht die Öffnung
des oberen Endes des Abgangsrohrs 22. Das gasförmige Kältemittel,
welches die Öffnung
des oberen Endes des Abgangsrohres 22 nicht erreicht und
in der zweiten unteren Kammer 18 verbleibt, nimmt zu, um
eine gegebene Menge gasförmigen Kältemittels
zu übersteigen.
Zu diesem Zeitpunkt strömt
das gasförmige
Kältemittel
durch dessen erhöhten
Druck in das Abgangsrohr 22. Wenn bzw. wo dieses Phänomen wiederholt
wird, werden lediglich das flüssige
Kältemittel
und die Mischung des flüssigen
Kältemittels
und des gasförmigen
Kältemittels
alternativ durch das Abgangsrohr 22 ausgestoßen. Der Ausstoßvorgang
des Kältemittels
aus dem Abgangsrohr 22 ist instabil. Das Ergebnis dessen
ist die Beeinträchtigung
der Temperaturregelfunktion der Fahrzeugklimatisierungsanlage.
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Ferner
gibt es ein weiteres Problem mit dem in den 15 und 16 gezeigten
Kondensator.
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Das
Schmiermittel neigt dazu sich an einem Abschnitt B (in 15 und 16 gestrichelt)
innerhalb des unteren Sammelrohres 6b anzusammeln, welcher
nahe der unteren Zwischenwand 14 befindlich ist, die den
Innenraum des unteren Sammelrohrs 6b in die erste untere
Kammer 17 und die zweite untere Kammer 18 trennt.
Der Grund dafür
ist, daß das Kältemittel,
nachdem dieses durch die ersten Wärmeübertragungsrohre 19 in
die erste untere Kammer 17 geströmt ist, in die zweiten Wärmeübertragungsrohre 20 strömt, während dieses
das Schmiermittel gegen die untere Zwischenwand 14 drückt, und durch
die zweiten Wärmeübertragungsrohre 20 aufwärts strömt. Falls
die Strömungsgeschwindigkeit des
Kältemittels,
welches durch die erste untere Kammer 17 zu der unteren
Zwischenwand 14 strömt, groß ist, drückt dieses
das Schmiermittel in die zweiten Wärmeübertragungsrohre 20.
In der Anordnung beider Kondensatoren der 15 und 16,
ist die Strömungsgeschwindigkeit
nicht ausreichend groß. Wenn
das Kältemittel
deshalb durch die zweiten Wärmeübertragungsrohre 20 aufwärts strömt, verbleibt das
dem Kältemittel
beigemischte Schmiermittel in der Umgebung der unteren Zwischenwand 14.
Das an den Kompressor gespeiste Schmiermittel wird um eine Menge
von Schmiermittel, welche in den Kondensator 2 verbleibt,
verringert und ist mengenmäßig unzureichend.
Dieses Problem ergibt sich häufig, wenn
die aus dem Kompressor ausgestoßene
Menge von Schmiermittel gering ist und eine verringerte Menge von
Schmiermittel durch den Kondensator 2 strömt, z.B.
wenn der Motor im Leerlauf ist und wenn der Kompressor vom Typ variabler
Kapazität
in dessen Kapazität
verringert ist.
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Der
grundlegende Aufbau der Kondensatoranordnung, auf welche die vorliegende
Erfindung angewendet wird, weist folgendes auf: ein horizontal angeordnetes
oberes Sammelrohr; ein zu dem oberen Sammelrohr paralleles unteres
Sammelrohr; eine Mehrzahl von Wärmeübertragungsrohren,
welche zwischen dem oberen und dem unteren Rohr vertikal angeordnet
sind, obere und untere Enden der Wärmeübertragungsrohre, welche in
inneren Abschnitten des oberen und des unteren Sammelrohres münden, wobei
die Mehrzahl von Wärmeübertragungsrohren, welche
in eine erste Rohrgruppe, in welcher bei Verwendung ein Kältemittel
einschließlich
einem Schmiermittel abwärts
strömt,
eine zweite Rohrgruppe, in welcher, bei Verwendung ein Kältemittel
einschließlich
eines Schmiermittels aufwärts
strömt,
und eine dritte Rohrgruppe, in welcher, bei Verwendung ein Kältemittel
einschließlich
eines Schmiermittels abwärts
strömt,
gruppiert sind, wobei die Gruppen in dieser Reihenfolge von der
stromaufwärtigen
Seite des Kondensators zu der stromabwärtigen Seite hin angeordnet
sind. Eine Kondensatoranordnung, welche sämtliche dieser Merkmale zeigt,
ist aus dem Dokument DE-U-880540 bekannt.
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Entsprechend
der Erfindung ist die Gesamtdurchlaßfläche der ersten Gruppe größer als
die Gesamtdurchlaßfläche der
zweiten Gruppe, welche wiederum kleiner oder gleich der Gesamtdurchlaßfläche der
dritten Gruppe ist.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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In
den begleitenden Zeichnungen zeigt:
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1 eine
Querschnittsansicht entlang der V-V-Linie in 17, wobei
die Ansicht eine Verbindungsanordnung einschließlich einem Abgangsrohr, einem
oberen Sammelrohr, und einem Wärmeübertragungsrohr
zeigt, welches einen Aspekt der vorliegenden Erfindung bildet;
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2 eine
Querschnittsansicht entlang der I-I-Linie in 1;
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3 eine
perspektivische Ansicht, welche das Ende eines Abgangsrohres zeigt,
welches in einem Aspekt der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
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4 eine
Querschnittsansicht entlang der IV-IV-Linie in 15,
wobei die Ansicht eine Verbindungsanordnung einschließlich einem
oberen Sammelrohr und ein Wärmeübertragungsrohr
zeigt, welche einen weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung bilden;
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5 eine
Querschnittsansicht entlang der II-II-Linie in 4;
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6 eine
Querschnittsansicht einer weiteren Verbindungsanordnung einschließlich einem oberen
Sammelrohr und einem Wärmeübertragungsrohr,
welche nicht Teil der vorliegenden Erfindung bilden;
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7 eine
perspektivische Ansicht, welche einen Kondensator zeigt, welcher
eine erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung bildet;
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8 eine
perspektivische Ansicht, welche einen Kondensator zeigt, welcher
eine zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung bildet;
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9 eine
perspektivische Ansicht, welche einen Kondensator zeigt, welcher
eine dritte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung bildet;
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10 eine
perspektivische Ansicht, welche einen Kondensator zeigt, welcher
eine vierte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung bildet;
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11 eine
perspektivische Ansicht, welche einen Kondensator zeigt, welcher
eine fünfte
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung bildet;
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12 eine
vergrößerte Ansicht,
welche einen Abschnitt A der 11 zeigt;
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13 eine
perspektivische Ansicht, welche einen Kondensator zeigt, welcher
eine sechste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung bildet;
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14 ein
Schaltplan, welcher eine dampfdruckartige Kühlvorrichtung zeigt, in der
ein Kompressor verbaut ist;
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15 eine
perspektivische Ansicht, welche ein Beispiel eines herkömmlichen
Kondensators zeigt;
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16 eine
perspektivische Ansicht, welche einen weiteren herkömmlichen
Kondensator zeigt;
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17 eine
perspektivische Ansicht, welche einen Kondensator zeigt, an welchen
die vorliegende Erfindung gerichtet ist;
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18 eine
Querschnittsansicht entlang der V-V-Linie in 17, wobei
die Ansicht eine herkömmliche
Verbindungsanordnung einschließlich
einem Abgangsrohr, einem oberen Sammelrohr und einem Wärmeübertragungsrohr
zeigt;
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19 eine
Querschnittsansicht entlang der IV-IV-Linie in 15,
wobei die Ansicht eine herkömmliche
Verbindungsanordnung einschließlich
einem oberen Sammelrohr und einem Wärmeübertragungsrohr zeigt;
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20 eine
Querschnittsansicht entlang der VI-VI-Linie in 19;
-
21 eine
Querschnittsansicht entlang der IV-IV-Linie in 15,
wobei die Ansicht eine weitere herkömmliche Verbindungsanordnung
einschließlich einem
oberen Sammelrohr und einem Wärmeübertragungsrohr
zeigt; und
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22 eine
Querschnittsansicht entlang der VII-VII-Linie in 21.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 und 2 zeigen
beide einen ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung. Ein grundlegender
Aufbau des Kondensators, auf welchen die Erfindung bezogen ist,
ist im wesentlichen der gleiche, des in 12 gezeigten
herkömmlichen
Kondensators. Der entsprechend der Erfindung aufgebaute Kondensator
unterscheidet sich von dem herkömmlichen
in einer relativen Position der Öffnung 32 des Abgangsrohrs 22,
welches über
das obere Sammelrohr 6a mit den oberen Öffnungen 33 der Wärmeübertragungsrohre 7,
welche horizontal aneinander angrenzend angeordnet sind, gekoppelt
ist. Die nachfolgende Beschreibung betont den sich unterscheidenden
Abschnitt der vorliegenden Erfindung, während gleiche Bezugszeichen
zum Bezeichnen gleicher Abschnitte des herkömmlichen Kondensators verwendet
werden.
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Während die
oberen Öffnungen 33 der
Wärmeübertragungsrohre 7,
wie gezeigt, im wesentlichen in der Mitte des Innenraums des oberen
Sammelrohrs 6 angeordnet sind, befindet sich die Öffnung 32 des
Abgangsrohrs 22 in dem unteren Teil des Innenraums des
oberen Sammelrohrs 6a. Die Öffnung 32 des Abgangsrohrs 22 ist
entsprechend unter den oberen Öffnungen 33 der
Wärmeübertragungsrohre 7 angeordnet.
Da die Öffnung 32 des
Abgangsrohrs 22 in dem unteren Bereich des Innenraums des
oberen Sammelrohrs 6a angeordnet ist, ist die Öffnung 32 des
Abgangsrohrs 22 niedriger als der Flüssigkeitsstand L des flüssigen Kältemittels
in dem oberen Sammelrohr, auch falls die in dem oberen Sammelrohr 6a befindliche
Menge an flüssigem Kältemittel
relativ gering ist. Es ist deshalb möglich das flüssige Kältemittel
in das Abgangsrohr 20 zu speisen, auch falls die in dem
oberen Sammelrohr 6a befindliche Menge an flüssigem Kältemittel
relativ gering ist. Ferner sind die oberen Öffnungen 33 der Wärmeübertragungsrohre 7 stets über dem
Flüssigkeitsstand
des in dem oberen Sammelrohr 6a befindlichen flüssigen Kältemittels
angeordnet. Das durch die Wärmeübertragungsrohre 7 nach
oben stömende flüssige Kältemittel
strömt
deshalb stets in den Kühlfüssigkeitsdampf
in dem oberen Sammelrohr 6a. Es gibt somit keine Möglichkeit,
daß das
flüssige
Kältemittel
von den oberen Öffnungen 33 der Wärmeübertragungsrohre 7 in
das in dem unteren Sammelrohr befindliche flüssige Kältemittel ausgestoßen wird. Das
in dem oberen Sammelrohr befindliche flüssige Kältemittel hindert mit anderen
Worten nicht eine Strömung
des flüssigen
Kältemittels,
welches von den Wärmeübertragungsrohren 7 in
das obere Sammelrohr 6a ausgestoßen wird. Der Fluid-Widerstand des
Kondensators 2 ist daher auf einen geringem Widerstandswert
festgesetzt.
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Ferner
verhindert die Verbindungsanordnung, welche das Abgangsrohr, das
untere Sammelrohr und die Wärmeübertragungsrohre
enthält,
daß das
Schmiermittel an oder in der Nähe
des Endes des oberen Sammelrohrs 6a verbleibt bzw. befindlich ist,
welches am stromabwärtigen
Ende in Strömungsrichtung
des Kältemittels
befindlich ist. Das Schmiermittel wird in das durch den Kondensator 2 verlaufende
Kältemittel
gemischt, um den Kompressor 1 (14) zu
schmieren. Eine Geschwindigkeit des Kältemittels wird an oder in
der Nähe
des Endes des oberen Sammelrohres 6a verlangsamt, welches
am stromabwärtigen
Ende in Strömungsrichtung
des Kältemittels
befindlich ist, da es (das Kältemittel)
kondensiert und verflüssigt,
sowie in seinem Volumen reduziert worden ist. In der in 18 gezeigten
Verbindungsanordnung verbleibt das Schmiermittel, welches das stromabwärtige Ende
des oberen Sammelrohres 6a und dessen Umgebung erreicht
hat, am Boden des oberen Sammelrohres 6a und es ist schwierig
aufgrund der Verringerung seiner Fluidität dieses in das Abgangsrohr 22 auszustoßen. In
der Verbindungsanordnung der Erfindung wird das Schmiermittel, welches
das stromabwärtige
Ende des oberen Sammelrohrs 6a und dessen Umgebung erreicht
hat, dagegen effizient in das Abgangsrohr 22 gespeist.
Das Ergebnis ist, daß das
Verbleiben des Schmiermittels an dem stromabwärtigen Ende des oberen Sammelrohrs
und dessen Umgebung verringert wird, um eine gute Zirkulation des
Schmiermittels durch den Kühlzyklus
in der dampfdruckartigen Kühlvorrichtung
vorzusehen.
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3 zeigt
einen weiteren Aspekt der Erfindung. In der Ausführungsform erstrecken sich
einige sich ersteckende Abschnitte 36 von den unteren Enden
der Öffnung 32 des
Abgangsrohrs 22 axial nach unten. Die sich ersteckenden
Abschnitte 36 werden mit ihren Spitzen 37 zuerst
in den Raum zwischen den benachbarten Wärmeübertragunsrohren 7 (s. 2)
eingefügt,
welche in den inneren Raum des oberen Sammelrohrs 6a hervorstehen,
während
diese (die sich ersteckenden Abschnitte 36) an den entsprechenden
Außenseiten
der Wärmeübertragungsrohre 7 an
deren Boden angrenzen, und mit den letzteren durch Hartverlöten verbunden
sind. Obwohl in der Ausführungsform
zwei sich ersteckende Abschnitte 36 verwendet werden, genügt es, zumindest einen
verwendeten Abschnitt 36 zu verwenden. Es muß jedoch
ein Raum zwischen dem Fuß des
sich ersteckenden Abschnitts und dem Boden des oberen Sammelrohrs 6a sichergestellt
werden, welcher groß genug
ist, um dem flüssigen
Kältemittel
zu erlauben hindurchzulaufen bzw. zu passieren.
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In
der Verbindungsanordung ist das Abgangsrohr 22 an zwei
Stellen fest gelagert, dem inneren Umfangsrand des Verbindungslochs 30 (1 und 2)
des oberen Sammelrohrs 6a und dem Boden des oberen Sammelrohrs 6a.
Dies stellt eine zuverlässige
Verbindung des Abgangsrohrs 22 mit dem oberen Sammelrohr
sicher. Der verbleibende Aufbau und Betrieb der Ausführungsform
ist im wesentlichen der gleiche der ersten Ausführungsform, weswegen die Erklärung und
Darstellung dieser weggelassen wird.
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Der
so aufgebaute Kondensator der Erfindung weist unabhängig von
der Menge des in dem oberen Sammelrohr befindlichen Kältemittels
eine stabile Kühlleistung
auf, und weist einen geringen Fluid-Widerstand bezüglich der
Strömung
des Kältemittels
auf, wodurch die Leistung der Fahrzeugklimatisierungsanlage verbessert
wird.
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4 und 5 zeigen
zusammen einen weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung. Ein entsprechend
der vorliegenden Erfindung aufgebauter Kondensator weist vorteilhafte
Merkmale auf, indem eine zufriedenstellende Haltbarkeit des oberen
Sammelrohrs 6a sichergestellt wird und eine Menge des in
dem oberen Sammelrohr 6a befindlichen Schmiermittels verringert
wird. Ein grundlegender Aufbau des Kondensators der Ausführungsform
ist im wesentlichen der gleiche als der eines in den 15 bis 17 gezeigten
herkömmlichen
Kondensators. Deshalb wird in der folgenden Beschreibung der Schwerpunkt
auf die sich unterscheidenden Abschnitte der vorliegenden Erfindung
gelegt, während gleiche
Bezugszeichen zum Kennzeichnen von gleichen oder äquivalenten
Abschnitten des herkömmlichen
Kondensators verwendet werden.
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Eine
Mehrzahl von U-förmigen
Ausschnitten 38 sind an den oberen Enden einer Mehrzahl
von Wärmeübertragungsrohren 7,
welche einem Kern 9 (15 bis 17)
eines Kondensators 2 ausbilden können, ausgebildet. Der Boden
jeder der Ausschnitte 38 befindet sich genau über der
Boden 39 des oberen Sammelrohrs 6a. In der Ausführungsform
leiten die Ausschnitte 38 ein Fluid, welches an oder in
der Nähe
des Bodens des oberen Sammelrohrs 6a befindlich ist, in
die Wärmeübertragungsrohre 7.
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Unter
Verwendung der Ausschnitte 38 wird das Schmiermittel 34,
welches den Boden des oberen Sammelrohres 6a erreicht hat,
in die Wärmeübertragungsrohre 7 mittels
der Ausschnitte 38 eingeführt und strömt durch die Wärmeübertragungsrohre 7 abwärts zu dem
unteren Sammelrohr 6b (15 bis 17).
Da die unteren Enden der Ausschnitte 38 genau über dem
Boden des oberen Sammelrohrs 6a befindlich sind, ist die
Menge des Schmiermittels 34, welche in dem oberen Sammelrohr 6a verbleibt, nachdem
es in die Wärmeübertragungsrohre 7 durch die
Ausschnitte 38 strömt,
klein.
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In
dem Kondensator der Erfindung ist eine reduzierte Menge von Schmiermittel 34,
welches an dem Boden des oberen Sammelrohres 6a befindlich ist,
verringert. Eine Menge von Schmiermittel 34, welche in
der dampfdruckartigen Kühlvorrichtung,
in welcher der Kondensator enthalten ist, zirkuliert, ist deshalb
entsprechend erhöht.
Die Form des Querschnitts des oberen Sammelrohres 6a verbleibt
kreisförmig.
Es kann deshalb ein ausreichender Druckwiderstand des oberen Sammelrohres 6a sichergestellt werden,
auch falls das obere Sammelrohr 6a dünner ausgestaltet wird. Das
Ergebnis ist, daß das
Gewicht des Kondensators verringert und dessen Haltbarkeit verbessert
wird.
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6 zeigt
ein Detail, welches nicht Teil der Erfindung ist. An dem oberen
Ende jeder der Wärmeübertragungsrohre 7 ist
ein kleines Durchgangsloch 40 ausgebildet. Ein Abschnitt
des oberen Endes des Wärmeübertragungsrohres 7,
an welchem das kleine Durchgangsloch 40 ausgebildet ist,
ist insbesondere unter der Öffnung
des oberen Endes und genau über der
Bodenfläche 39 des
oberen Sammelrohres 6a befindlich. Die kleinen Durchgangslöcher 40 der Wärmeübertragungsrohre
leiten in dem Boden des oberen Sammelrohres 6a befindliches
Fluid in die Wärmeübertragungsrohre 7.
Die Menge von Schmiermittel 34, welche in dem oberen Sammelrohr 6a befindlich
ist, ist in der dritten Ausführungsform verringert.
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In
der oben erwähnten
Ausführungsform sind
die Ausschnitte 38 oder die kleinen Durchgangslöcher 40 in
sämtlichen
der Wärmeübertragungsrohre 7 ausgebildet
und bilden den Kern 9 aus. Die Ausschnitte 38 oder
die kleinen Durchgangslöcher 40 sind
nicht notwendigerweise in allen der Wärmeübertragungsrohre 7 ausgebildet.
Die Anzahl der Ausschnitte 38 oder der kleinen Durchgangslöcher 40 muß nur groß genug
sein, um zu verhindern, daß viel Schmiermittel 34 an
dem Boden des oberen Sammelrohres 6a verbleibt. Aus diesem
Grund können die
Ausschnitte 38 oder die kleinen Durchgangslöcher 40 nur
in den Wärmeübertragungsrohren 7 ausgebildet
sein, um das Fluid von dem oberen Sammelrohr 6a in das
untere Sammelrohr 6b zu leiten.
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Die
Ausschnitte 38 oder die kleinen Durchgangslöcher 40 sind
nicht notwendigerweise in allen der Wärmeübertragungsrohre 7 zum
Leiten des Fluids von dem oberen Sammelrohr 6a in das untere Sammelrohr 6b ausgebildet.
Der Ausschnitt 38 oder das kleine Durchgangsloch 40 können z.B.
nur in einem der Wärmeübertragungsrohre 7 ausgebildet sein,
welches das Fluid von dem oberen Sammelrohr 6a in das untere
Sammelrohr 6b leitet und an ihren oberen Enden in einer
Kammer in dem oberen Sammelrohr geöffnet ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist
es möglich
zu verhindern, daß viel
des Schmiermittels 34 an dem Boden des oberen Sammelrohrs 6a verbleibt.
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Da
der erfindungsgemäße Kondensator
derart aufgebaut ist und betrieben wird, sind die in Widerspruch
stehenden Ziele der Gewichtsverringerung und der Verbesserung der
Haltbarkeit sehr beeinträchtigt.
Die Erfindung sieht deshalb ein Fahrzeugklimatisierungssystem vor,
welches eine hohe Leistung bei geringen Kosten bietet.
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Erste Ausführungsform
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7 zeigt
einen Kondensator, welcher eine erste Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung darstellt. Der grundlegende Aufbau des Kondensators, der
mit dem Bezugszeichen 2 bezeichnet ist und entsprechend
dem Konzept der Erfindung aufgebaut ist, ist im wesentlichen der
gleiche des in den 15 und 16 gezeigten
herkömmlichen
Kondensators, mit der Ausnahme, daß die Positionen der Wände zum
Segmentieren der oberen und unteren Sammelrohre sich von denen des
herkömmlichen
Kondensators unterscheiden.
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Wie
in 7 gezeigt enthält
der Kondensator 2 der vorliegenden Erfindung einige obere
und untere Sammelrohre 6a und 6b, eine obere Zwischenwand 13 zum
Segmentieren des inneren Teils des oberen Sammelrohrs 6a in
eine erste obere Kammer 15 und eine zweite obere Kammer 16,
und eine untere Zwischenwand 14 zum Segmentieren des inneren Teils
des unteren Sammelrohrs 6b in eine erste untere Kammer 17 und
eine zweite untere Kammer 18. Eine Mehrzahl von Wärmeübertragungsrohren 7, welche
zwischen den Sammelrohren vertikal angeordnet sind, sind in drei
Gruppen von Wärmeübertragungsrohren
geordnet; erste Wärmeübertragungsrohre 19,
zweite Wärmeübertragungsrohre 20 und dritte
Wärmeübertragungsrohre 21.
Die ersten Wärmeübertragungsrohre 19 sind
stromaufwärts
in der Richtung eines Kühlflusses
angeordnet. Ein Kältemittel
strömt
durch diese ersten Wärmeübertragungsrohre 19 nach
unten. Die zweiten Wärmeübertragungsrohre 20 sind
zwischen den ersten Wärmeübertragungsrohren 19 und
den dritten Wärmeübertragungsrohren 21 angeordnet.
Das Kältemittel
strömt durch
diese zweiten Wärmeübertragungsrohre 20 nach
oben. Die dritten Wärmeübertragungsrohre 21 sind
stromabwärts
in Richtung eines Kühlflusses
angeordnet. Das Kältemittel
strömt
durch diese dritten Wärmeübertragungsrohre 21 nach
unten.
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Die
Anzahl der ersten bis dritten Wärmeübertragungsrohre 19, 20 und 21 in
dem Kondensator 2 unterscheidet sich von der, der Wärmeübertragungsrohre
des in den 15 und 16 gezeigten
herkömmlichen
Kondensators. Eine Gesamtdurchlaßfläche S19 der ersten Wärmeübertragungsrohre 19 ist insbesondere
größer als
eine Gesamtdurchlaßfläche S20
der zweiten Wärmeübertragungsrohre 20.
Die Gesamtdurchlaßfläche S20
der zweiten Wärmeübertragungsrohre 20 ist
kleiner oder gleich einer Gesamtdurchlaßfläche S21 der dritten Wärmeübertragungsrohre 21.
Die ersten Wärmeübertragungsrohre 19 ermöglichen
es, daß das
Kältemittel
von der ersten oberen Kammer 15 in die erste untere Kammer 17 abwärts strömt. Die
zweiten Wärmeübertragungsrohre 20 erlauben
es, daß das
Kältemittel
von der ersten unteren Kammer 17 in die erste obere Kammer 16 aufwärts strömt. Die
dritten Wärmeübertragunsrohre 21 erlauben
es, daß das
Kältemittel
von der zweiten oberen Kammer 16 in die zweite untere Kammer 18 abwärts strömt. Die
Beziehung dieser Gesamtdurchlaßflächen S19,
S20 und S21 ist: S 19 > S20 < S21.
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Es
wird hier vermerkt, daß die
Gesamtdurchlaßfläche S20
der zweiten Wärmeübertragungsrohre 20 für die Aufwärtsströmung des
Kältemittels
kleiner als die Gesamtdurchlaßfläche S19
der ersten Wärmeübertragungsrohre 19 für die Abwärtsströmung des
Kältemittels
und kleiner oder gleich der Gesamtdurchlaßfläche S21 der dritten Wärmeübertragungsrohre 21 für die Abwärtsströmung des
Kältemittels
ist. Eine Stömungsgeschwindigkeit
des durch die zweiten Wärmeübertragungsrohre 20 stömenden Kältemittels
wird deshalb erhöht,
und das Schmiermittel, welches Bereiche an oder in der Nähe der unteren Zwischenwand 14 in
dem unteren Sammelrohr 6b erreicht hat, wird zusammen mit
dem Kältemittel
in die zweiten Wärmeübertragungsrohre 20 gespeist.
Das Ergebnis ist, daß eine
notwendige Menge von Schmiermittel, das zusammen mit dem Kältemittel
an den Kompressor gespeist wird, sichergestellt wird und die Haltbarkeit
des Kompressors verbessert wird.
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Zweite Ausführungsform
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8 zeigt
einen Kondensator, welcher eine zweite Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung darstellt. In dem Kondensator 2 werden zwei obere Zwischenwände 13 verwendet,
und die Wärmeübertragungsrohre 7 weisen
vier Gruppen von Wärmeübertragungsrohren
auf; erste bis vierte Wärmeübertragungsrohre 19, 20, 21 und 23.
Die vierten Wärmeübertragungsrohre 23 sind
stromabwärts
der dritten Wärmeübertragungsrohre 21 angeordnet
und ermöglichen
es dem Kältemittel
nach oben zu stömen. Eine
Gesamtdurchlaßfläche S19
der ersten Wärmeübertragungsrohre 19 ist
größer als
eine Gesamtdurchlaßfläche S20
der zweiten Wärmeübertragungsrohre 20.
Die Gesamtdurchlaßfläche S20
der zweiten Wärmeübertragungsrohre 20 ist
kleiner oder gleich der Gesamtdurchlaßfläche S21 der dritten Wärmeübertragungsrohre 21.
Eine Gesamtdurchlaßfläche S23
der vierten Wärmeübertragungsrohre 23 ist
kleiner als die Gesamtdurchlaßfläche S21
der dritten Wärmeübertragungsrohre 21.
Eine Beziehung zwischen diesen Gesamtdurchlaßflächen S19, S20, S21 und S23
ist: S19 > S20 ≤ S21 > S23.
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Die
Gesamtdurchlaßfläche S20
der zweiten Wärmeübertragunsrohre 20,
welche eine Aufwärtsströmung des
Kältemittels
ermöglicht,
ist somit kleiner als die Gesamtdurchlaßfläche S19 und S21 der ersten
und dritten Wärmeübertragungsrohre 19 und 21,
welche eine Abwärtsströmung des
Kältemittels ermöglichen,
oder gleich der Gesamtdurchlaßfläche 521.
Die Gesamtdurchlaßfläche S23
der vierten Wärmeübertragungsrohre 23,
welche eine Aufwärtsströmung ermöglichen,
ist ferner kleiner als die Gesamtdurchlaßfläche S21 der dritten Wärmeübertragunsrohre 21,
welche eine Abwärtsströmung ermöglichen.
Das Schmiermittel wird deshalb zusammen mit dem Kältemittel
effizient in die zweiten und vierten Wärmeübertragungsrohre 20 und 23 gespeist.
Der technische Gedanke der Erfindung ist auf einen Fall anwendbar,
bei welchem die Anzahl der unteren Zwischenwände erhöht ist und die Anzahl der Gruppen von
Wärmeübertragungsrohren 7,
welche den Kern 9 bilden, erhöht ist. In diesem Fall ist
die Gesamtdurchlaßfläche jeder
der Gruppen von Wärmeübertragungsrohren,
welche eine Aufwärtsströmung ermöglichen,
kleiner oder gleich der, jeder der Gruppen von Wärmeübertragungsrohren, welche eine
Abwärtsströmung ermöglichen.
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In
einem derart aufgebauten Kondensator wird eine Menge von Schmiermittel
(welches mit dem Kältemittel
vermischt ist), welches in der Nähe
der unteren Zwischenwand verbleibt, verringert. Es wird deshalb
eine ausreichende Menge von an den Kompressor zu speisendes Schmiermittel
sichergestellt, um dadurch die Haltbarkeit der Fahrzeugklimatisierungsanlage,
in welcher der Kompressor verbaut ist, zu verbessern.
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In
der fünften
und sechsten Ausführungsform
ist es lediglich erforderlich, daß die Gesamtdurchlaßfläche (Anzahl
von Rohren) einer Gruppe der Aufwärts-Strömungs Wärmeübertragungsrohre kleiner oder
gleich der Gesamtfläche
(Anzahl von Rohren) einer Gruppe der Abwärts-Strömungs Wärmeübertragungsrohre ist, welche
sich stromabwärts der
Gruppe von Aufwärts-Strömungs Wärmeübertragungsrohren
befindet.
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Die
Anzahl von Wärmeübertragungsrohren der
Gruppe von Aufwärts-Strömungs Wärmeübertragungsrohren
ist am kleinsten unter sämtlichen
Gruppen von Wärmeübertragungsrohren.
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In
den obigen Ausführungsformen
ist der Fall beschrieben, daß die
Wärmeübertragungsrohre
in drei oder vier Gruppen geordnet sind. Die Anzahl von Gruppen
ist jedoch nicht auf drei oder vier begrenzt, und es ist möglich die
vorliegende Erfindung auf Kondensatoren anzuwenden, welche verschiedene
Anzahlen von Gruppen von Wärmeübertragungsrohren aufweisen.
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Dritte Ausführungsform
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9 zeigt
einen Kondensator, welcher eine dritte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung bildet. Der grundlegende Aufbau eines Kondensators 2 der
Ausführungsform
ist im wesentlichen der gleiche als der des in 15 gezeigten herkömmlichen Kondensators.
Die Position in horizontaler Richtung, an welcher das Abgangsrohr 22,
welches eine Abgangsöffnung
in dem Kondensator 2 der vorliegenden Ausführungsform
bildet, befindet, unterscheidet sich von der in dem in 15 gezeigten
herkömmlichen
Kondensator. Zur Vereinfachung der Erklärung wird bei der Beschreibung
der Schwerpunkt auf die sich unterscheidenden Abschnitte des Kondensators gelegt.
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In
dem Kondensator 2 der Ausführungsform ist das Abgangsrohr 22,
welches die Abgangsöffnung,
wie in 9 gezeigt, bildet, an einer Position nahe dem
linken Ende (in 9) des unteren Sammelrohrs 6b vorgesehen.
Das obere Ende des Abgangsrohrs 22 mündet in einen Abschnitt des
unteren Sammelrohrs 6b, welcher mit den unteren Enden der dritten
Wärmeübertragungsleitungen 21 gekoppelt ist,
die sich nahe der Seitenplatte 10a befinden. Der Abschnitt
(das linke Ende in 9) befindet sich am stromabwärtigen Ende
in der Richtung, in welcher das Kältemittel in dem oberen Sammelrohr 6a strömt.
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In
dem derart aufgebauten Kondensator ist es ausgeschlossen, daß das flüssige Kältemittel, welches
durch die dritten Wärmeübertragungsrohre 21,
welche sich näher
an dem Mittelpunkt (rechter Hand in 9) des Kerns 9 befinden,
hinabgeströmt ist,
die Öffnung
des oberen Endes des Abgangsrohrs 22 direkt erreicht. Das
flüssige
Kältemittel
strömt durch
die dritten Wärmeübertragungsrohre 21,
welche sich nahe dem Mittelpunkt des Kerns 9 befinden, in
die zweite untere Kammer 10 hinab, und strömt zu dem
linken Ende des unteren Sammelrohrs 6b. Das flüssige Kältemittel
ist mit dem gasförmigen
Kältemittel
vermischt, welches in die zweite untere Kammer 18 hinab,
durch die dritten Wärmeübertragungsrohre 21 geflossen,
welche sich nahe dem linken Ende des Kerns 9 befinden.
Selbst falls das Kältemittel,
das die zweite untere Kammer 18 erreicht hat, eine Mischung des
flüssigen
Kältemittels
und des gasförmigen
Kältemittels
ist, ist es deshalb ausgeschlossen, daß nur das flüssige Kältemittel
in das Abgangsrohr 22 strömt. Das Ergebnis ist, daß das in
das Abgangsrohr 22 stömende
Kältemittel
stets eine Mischung des flüssigen
Kältemittels
und des gasförmigen
Kältemittels
ist, und das der Ausstoß des
Kältemittels
aus dem Kondensator stabilisiert wird.
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Vierte Ausführungsform
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10 zeigt
einen Kondensator, welcher eine vierte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung bildet. In diesem Beispiel erstreckt sich ein Teil des
unteren Sammelrohrs 6b nach außen über die rechte Seite (in der
Figur) des Kerns 9 hinaus, um einen sich ersteckenden Abschnitt 43 auszubilden. Das
untere Ende eines Abgangsrohrs 44 ist mit der oberen Fläche des
sich ersteckenden Abschnitts 43 gekoppelt. Das obere Ende
des Abgangsrohrs 44 ist geöffnet, um eine Abgangsöffnung 24 auszubilden.
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In
dem derart aufgebauten Kondensator 2 ist es, wie in der
siebten Ausführungsform
ausgeschlossen, daß das
flüssige
Kältemittel,
welches durch einige der dritten Wärmeübertragungsrohre in die zweite untere
Kammer 18 hinabgeflossen ist, die Öffnung des oberen Endes des
Abgangsrohrs 44 direkt erreicht. Der Kondensator 2 dieser
Ausführungsform verhindert
deshalb, daß ausschließlich das
flüssige Kältemittel
in das Abgangsrohr 44 gelangt, speist die Mischung des
flüssigen
Kältemittels
und des gasförmigen
Kältemittels
in das Abgangsrohr 44 ein, und stabilisiert daher den Ausstoß des Kältemittels
von dem Kern. In dieser Ausführungsform
ist die Abgangsöffnung 24 im
oberen Bereich des Kondensators frei vorgesehen, obwohl das Kältemittel
von dem unteren Sammelrohr 6b ausgestoßen wird. Dieses strukturelle
Merkmal sieht eine einfache Rohrführung vor und verbessert eine
Auslegungsfreiheit der dampfdruckartigen Kühlvorrichtung. Der verbleibende
Aufbau und Betrieb der vorliegenden Ausführungsform deckt sich im wesentlichen
mit dem der siebten Ausführungsform.
In der achten Ausführungsform
unterscheidet sich jedoch die Strömungsrichtung des Kältemittels
von den vorhergehenden Ausführungsformen.
Es ist eine Frage der Bauform und kann entsprechend dem Karosserieaufbau
eines Fahrzeugs, in welchem der Kondensator 2 verbaut werden
soll, geeigneterweise ausgewählt
werden.
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Fünfte Ausführungsform
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11 und 12 zeigen
einen Kondensator, welcher eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung bildet. In dem Kondensator 2 dieser Ausführungsform
erstreckt sich ein Abschnitt des unteren Sammelrohrs 6b nach
außen über die
rechte Seite des Kerns hinaus, um einen sich ersteckenden Abschnitt 43,
wie in dem Kondensator 2 der achten Ausführungsform
auszubilden. An der Endfläche
des sich ersteckenden Abschnitts 43 wird ein Aufsatz 45 angebracht,
um das offene Ende desselben zu schließen. Das untere Ende des Abgangsrohrs 44, welches
die Abgangsöffnung 24 an
dem oberen Ende definiert, ist mit der oberen Fläche des sich ersteckenden Abschnitts 43 gekoppelt,
wobei der Aufsatz 45 zwischengeordnet ist. Das untere Ende
des Abgangsrohrs 44 liegt an dem Aufsatz 45 an,
und ist mit dem unteren Sammelrohr 6b über den Aufsatz 45 verbunden.
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Die äußere Umfangsfläche des
unteren Endes des Abgangsrohrs 44 ist an der Endfläche des unteren
Sammelrohres 6b derart befestigt, daß der Aufsatz 45 dazwischen
eingefügt
ist. Der Aufbau des Kondensators 2 weist deshalb eine höhere Festigkeit gegen
die Kräfte,
welche in Pfeilrichtung (12) wirken,
als der Aufbau der in 10 gezeigten achten Ausführungsform
auf. Der verbleibende Aufbau und der Betrieb der neunten Ausführungsform
gleichen im wesentlichen denen der achten Ausführungsform.
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Sechste Ausführungsform
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13 zeigt
einen Kondensator, welcher eine sechste Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung bildet. In dem Kondensator 2 dieser Ausführungsform
ist ein Abschnitt des unteren Sammelrohrs 6b im Gegensatz
zu den oben erwähnten
Kondensatoren der achten und neunten Ausführungsform nicht nach außen über die
rechte Seite des Kerns 9 hinaus verlängert, um einen sich ersteckenden
Abschnitt 43 auszubilden. Der untere Abschnitt des Abgangsrohrs 44 ist
gebogen, um eine Ecke 46 auszubilden, welche wie ein 90° Bogen gekrümmt ist,
und die gekrümmte
Ecke 46 erstreckt sich ferner horizontal und geradlinig,
um einen horizontalen Abschnitt 47 auszubilden. Das offene
Ende des horizontalen Abschnitts 47 ist mit dem Ende des
unteren Sammelrohrs 6b hartverlötet. In dem Kondensator sind
das untere Sammelrohr 6b und das Abgangsrohr 44,
welche einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen, miteinander
Ende an Ende gekoppelt. Zu diesem Zweck ist das Ende des Abgangsrohrs 44,
welches einen kleineren Durchmesser aufweist, aufgeweitet und das
aufgeweitete Ende grenzt an das Ende des unteren Sammelrohrs 6b an,
und diese sind miteinander durch Hartverlöten verbunden. Alternativ dazu
weist das Ende des unteren Sammelrohres 6b einen verringerten
Durchmesser auf und das verkleinerte Ende desselben grenzt an das
Ende des Abgangsrohrs 45 an.
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Der
Kondensator der Ausführungsform
ist dahingehend vorteilhaft, daß es
leicht ist, den Verbindungsabschnitt des unteren Sammelrohrs 6b und des
Abgangsrohrs 44 auszubilden, und deshalb die Herstellungskosten
des Kondensators 2 zu verringern. Ein weiterer Vorteil
des Kondensators ist, daß der
Aufbau eine abrupte Änderung
des Flusses des Kältemittels
an dem Verbindungsabschnitt verhindert, und daher eine Zunahme des
Widerstands des Flusses des Kältemittels
an dem Verbindungsteil verhindert.
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Ein
derart aufgebauter und betriebener Kondensator ist in der Lage den
Ausstoßbetrieb
des Kältemittels
zu stabilisieren und die Leistung der Fahrzeugklimatisierungsanlage
zu verbessern.
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Die
zuvor erwähnten
Ausführungsformen können mit
zwei oder mehreren Hilfs- bzw.
Zusatzvorrichtungen kombiniert werden, und es ist möglich verschiedene
Kombinationen der zuvor erwähnten Ausführungsformen
anzuwenden.