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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kondensator für ein Fahrzeug. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Kondensator für ein Fahrzeug, das mithilfe eines Wärmeaustauschs mit Luft ein Kühlmittel kondensiert, wenn gasförmiges und flüssiges Kühlmittel miteinander vermischt in den Kondensator eingeleitet wird.
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Im Allgemeinen sorgt eine Klimaanlage für ein Fahrzeug für eine angemessene Fahrzeuginnenraumtemperatur, unabhängig von der Außentemperatur, und verwirklicht somit ein komfortables Innenleben.
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Solch eine Klimaanlage weist auf: einen Kompressor bzw. Verdichter, der ein Kältemittel (bzw. Kühlmittel) komprimiert; einen Kondensator, der das komprimierte Kältemittel kondensiert und verflüssigt; ein Expansionsventil, das rasch das Kältemittel, das vom Kondensator kondensiert und verflüssigt ist, expandiert bzw. entspannt; und einen Verdampfer bzw. Evaporator, der das Kältemittel, das vom Expansionsventil expandiert ist, verdampft und die Luft, die in den Fahrzeuginnenraum, in dem die Klimaanlage installiert ist, gelangt, mittels Verwendung der latenten Verdampfungswärme kühlt.
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Hierbei kühlt der Kondensator das komprimierte, gasförmige Kältemittel mit einer hohen Temperatur und einem hohen Druck mithilfe von Außenluft, die in das Fahrzeug strömt, wenn es fährt, und lässt das Kältemittel kondensieren zu einem flüssigen Kältemittel mit einer niedrigen Temperatur.
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Solch ein Kondensator ist im Allgemeinen mittels eines Rohres mit einem Sammler-Trockner verbunden, der dazu dient, den Wirkungsgrad der Kondensation mittels einer Gas-/FlüssigkeitsTrennung (bzw. -Abscheidung) und einer Entfeuchtung (bzw. Beseitigung von Feuchte/Feuchtigkeit bzw. Trocknung) im Kältemittel zu verbessern.
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Gemäß einem konventionellen Kondensator, allerdings, sollten Kühlmittelrohre (bzw. Kältemittelrohre) zum Empfangen und Herauslassen des Kühlmittels (bzw. Kältemittels) in vertikaler Weise (bzw. in vertikaler Richtung) mit Wärmeabstrahlrippen sowie Rohre, die mit Sammelleitungen, die sich an beiden Seiten des Kondensators befinden, verbunden sind, verbunden werden. Daher ist es schwierig, ein Layout des Kondensators bei einem kleinen Motorraum zu konstruieren.
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Da die Räume zwischen den Kühlmittelrohren und den Rohren in den Sammelleitungen sehr klein sind, tritt ein Strömungswiderstand des Kühlmittels auf und das Kühlmittel verteilt bzw. verbreitet sich schlecht.
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Zusätzlich tritt aufgrund von Öl, das im Kühlmittel enthalten ist, ein Strömungswiderstand des Kühlmittels in den Rohren des Wärmetauschers auf und der Wärmeaustauschwirkungsgrad des Kühlmittels verschlechtert sich, wenn das Kühlmittel den Wärmeaustauschabschnitt durchströmt. Daher kann der Kondensationswirkungsgrad des Kühlmittels verschlechtert werden.
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Da Kühlmittelrohre zum Entnehmen bzw. Abführen des kondensierten bzw. verflüssigten Kühlmittels an einem unteren Abschnitt des Kondensators, welcher ein Unterkühlungsabschnitt bzw. ein Subcool-Abschnitt ist, montiert sind, wird eine Strömungsrate bzw. Durchflussrate des Kühlmittels, bei dem Gas und Flüssigkeit getrennt sind, reduziert. Daher kann die Kühlleistung der Klimaanlage verschlechtert werden.
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DE 601 14 074 T2 betrifft einen Kondensator für ein Fahrzeug, aufweisend eine erste und eine zweite Sammelleitung, die voneinander getrennt angeordnet sind; einen Wärmeaustauschabschnitt, der zwischen der ersten und der zweiten Sammelleitung angeordnet ist und mit einer Mehrzahl von Rohren und Abstrahlrippen versehen ist, um einen Wärmeaustausch zwischen einem Kühlmittel, das die Rohre durchströmt, und Luft herbeizuführen; einen Kühlmitteltank, der an einer Außenseite der ersten Sammelleitung montiert ist und einen Kühlmitteleinlass zum Empfangen des Kühlmittels sowie einen Kühlmittelauslass zum Herauslassen des Kühlmittels aufweist, die an einer Seite davon geformt sind, wobei der Kühlmitteltank angepasst ist, das Kühlmittel über die erste Sammelleitung an den Wärmeaustauschabschnitt zu liefern und über die erste Sammelleitung das Kühlmittel, das den Wärmeaustauschabschnitt sowie die zweite Sammelleitung durchströmt hat, zu empfangen; und einen Sammler-Trockner-Abschnitt, der mit einer Außenseite der zweiten Sammelleitung verbunden ist, um eine Gas-/Flüssigkeits-Trennung und eine Entfeuchtung des Kühlmittels durchzuführen, das den Wärmeaustauschabschnitt durchströmt hat, wobei ein innerer Raum des Kühlmitteltanks mittels eines ersten Trennmittels, das zwischen dem Kühlmitteleinlass und dem Kühlmittelauslass angeordnet ist, in einen oberen und einen unteren Abschnitt getrennt ist.
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JP 2004 -
308 968 A betrifft einen Wärmetauscher, der mit einer Vielzahl von Kältemittelkanälen und Verteilerabschnitten versehen ist, die an der Einlassseite und der Auslassseite jedes Kältemittelkanals vorgesehen sind.
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DE 698 14 235 T2 betrifft einen Wärmetauscher und insbesondere einen Kondensator mit mehrstufiger Trennung der Gas- und Flüssigkeitsphasen des Kühlmittels.
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US 2008/ 0 023 185 A1 betrifft eine Wärmetauscheranordnung mit einem Einsatz zum gleichmäßigen Verteilen und Leiten eines Wärmetauscherfluids innerhalb der Wärmetauscheranordnung.
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DE 92 19 184 U1 betrifft einen Kondensator für eine Klimaanlage eines Fahrzeuges, der einen Rohr-Rippenblock enthält, welcher beidseits mit Sammelrohren versehen ist, die mittels Trennwänden derart unterteilt sind, dass der Rohr-Rippenblock einen oberen Kondensierabschnitt für gasförmiges Kältemittel und einen unteren Unterkühlabschnitt für flüssiges Kältemittel bildet, wobei neben einem der Sammelrohre und parallel dazu ein Sammler angeordnet ist, der mit diesem Sammelrohr verbunden ist.
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Die hier im Zusammenhang mit dem 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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Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung sind darauf gerichtet, einen Kondensator für ein Fahrzeug bereitzustellen, der Vorteile bezüglich einer Verbesserung des Verbreitungs- bzw. Verteilungswirkungsgrads und des Wärmeaustauschwirkungsgrads aufweist, indem ein Strom des Kühlmittels, in welchem gasförmiger und flüssiger Aggregatszustand miteinander vermischt sind, gesteuert wird und indem das Kühlmittel, von welchem Öl bzw. ölige Flüssigkeit entfernt ist, sanft einem Wärmeaustauschabschnitt zugeführt wird, und der Vorteile bezüglich einer Verbesserung des Kühlwirkungsgrads einer Klimaanlage aufweist, indem der Wirkungsgrad einer Entnahme des Kühlmittels an einem Unterkühlungsbereich verbessert wird.
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Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung sind darauf gerichtet, einen Kondensator für ein Fahrzeug bereitzustellen, der Vorteile aufweist bezüglich einer Vereinfachung eines Layouts in einem kleinen Motorraum, indem eine Verbindung von Kühlmittelrohren und Rohren des Wärmeaustauschabschnitts unabhängig von einer Verbindungsrichtung ermöglich wird.
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Ein Kondensator für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann aufweisen: eine erste und eine zweite Sammelleitung (bzw. Sammler bzw. Sammelrohr), die voneinander getrennt angeordnet sind; einen Wärmeaustauschabschnitt, der mit einer Mehrzahl von Rohren und Abstrahlrippen versehen ist, um einen Wärmeaustausch zwischen einem Kühlmittel (bzw. Kältemittel), das die Rohre durchströmt, und Luft herbeizuführen, und der die erste und die zweite Sammelleitung, die sich einander gegenüberliegen, miteinander verbindet; einen Kühlmitteltank, der an einer Außenseite der ersten Sammelleitung montiert ist und einen Kühlmitteleinlass zum Empfangen des Kühlmittels sowie einen Kühlmittelauslass zum Herauslassen des Kühlmittels aufweist, die an einer Seite davon geformt sind, wobei der Kühlmitteltank angepasst bzw. eingerichtet ist, das Kühlmittel über die erste Sammelleitung an den Wärmeaustauschabschnitt zu liefern und über die erste Sammelleitung das Kühlmittel, das den Wärmeaustauschabschnitt sowie die zweite Sammelleitung durchströmt hat, zu empfangen; und einen Sammler-Trockner-Abschnitt, der mit einer Außenseite der zweiten Sammelleitung verbunden ist, um eine Gas-/Flüssigkeits-Trennung und eine Entfeuchtung des Kühlmittels durchzuführen, das den Wärmeaustauschabschnitt durchströmt hat, wobei ein innerer Raum des Kühlmitteltanks mittels eines ersten Trennmittels (z. B. Trenn- bzw. Scheidewand), das zwischen dem Kühlmitteleinlass und dem Kühlmittelauslass angeordnet ist, in einen oberen und einen unteren Abschnitt getrennt ist, und eine Wendelnut (bzw. schraubenlinienförmige Ausnehmung), die eine Rotation des Kühlmittels verursacht und einen Wirbelstrom erzeugt, an dem oberen Abschnitt geformt ist, der mit dem Kühlmitteleinlass verbunden ist.
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Die Wendelnut kann integral an einem inneren Umfang des bezüglich des ersten Trennmittels oberen Abschnitts des Kühlmitteltanks entlang einer Längsrichtung des Kühlmitteltanks geformt sein.
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Das erste Trennmittel kann mit einem Ölauslassloch versehen sein, das eine Fluidverbindung zwischen dem oberen und dem unteren Abschnitt des Kühlmitteltanks schafft, um Öl, das während des Passierens der Wendelnut vom Kühlmittel getrennt bzw. abgeschieden wird, zum unteren Abschnitt des Kühlmitteltanks fließen zu lassen.
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Eine Wand kann im Kühlmitteltank entlang einer Längsrichtung davon geformt sein, wobei zumindest ein Einströmloch, das ein Einströmen vom Kühlmittel über die erste Sammelleitung in den Wärmeaustauschabschnitt ermöglicht, an einem bezüglich des ersten Trennmittels oberen Abschnitt der Wand geformt sein kann, und zumindest ein Ausströmloch zum Empfangen des Kühlmittels von der ersten Sammelleitung kann an einem unteren Abschnitt der Wand geformt sein.
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Die Einströmlöcher können an der Wand gleichmäßig entlang der Längsrichtung davon angeordnet sein, und Querschnittsflächen der Einströmlöcher können vom oberen zum unteren Bereich hin kleiner werden.
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Die Ausströmlöcher können an der Wand gleichmäßig entlang der Längsrichtung angeordnet sein.
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Die erste Sammelleitung, der Kühlmitteltank und die Wand können integral (bzw. einteilig) geformt sein.
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Die erste Sammelleitung, der Kühlmitteltank und die Wand können in zwei Teilen (bzw. zweiteilig) geformt und miteinander zusammengebaut sein.
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Die erste Sammelleitung kann eine Rohrform aufweisen, mit der die Wand integral geformt ist, und der Kühlmitteltank kann zumindest einen Abschnitt eines Außenumfangs der ersten Sammelleitung umschließen (bzw. umgeben) und daran montiert sein.
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Der Kühlmitteltank kann in zwei Teilen geformt sein, die die erste Sammelleitung zwischen sich aufnehmend (bzw. einklemmend) miteinander zusammengebaut bzw. zusammengefügt (z. B. durch Schweißen) sind.
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Die erste Sammelleitung kann eine gerundete bzw. bogenförmige Plattenform mit einer Fläche, an der der Wärmeaustauschabschnitt montiert ist, aufweisen.
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Der Kühlmitteltank und die Wand können integral geformt sein, so dass der Kühlmitteltank und die Wand eine Außenseite der ersten Sammelleitung an einer dem Wärmeaustauschabschnitt gegenüberliegenden Seite umschließen und daran montiert sind.
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Der Kühlmitteltank und die Wand können in zwei Teilen geformt sein, die die die erste Sammelleitung zwischen sich aufnehmend miteinander zusammengebaut sind.
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Die Wand kann eine Außenseite der ersten Sammelleitung an einer dem Wärmeaustauschabschnitt gegenüberliegenden Seite umschließen und daran montiert sein, und der Kühlmitteltank kann einen Außenumfang der Wand an einer der ersten Sammelleitung gegenüberliegenden Seite umschließen und daran montiert sein.
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Der Kühlmitteltank kann in zwei Teilen geformt sein, die die Wand zwischen sich aufnehmend miteinander zusammengebaut sind.
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Ein Verbindungsflansch kann an einer Seite des Kühlmitteltanks montiert sein, an der der Kühlmitteleinlass und der Kühlmittelauslass geformt sind, und Kühlmittelrohre zum Empfangen und Herauslassen des Kühlmittels können mit dem Verbindungsflansch verbunden sein.
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Verschlusskappen zur Verhinderung von Leckage des Kühlmittels können an einem oberen und einem unteren Ende der ersten Sammelleitung und des Kühlmitteltanks montiert sein.
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Ein zweites und ein drittes Trennmittel können an der ersten bzw. der zweiten Sammelleitung geformt sein, um einen Unterkühlungsbereich am unteren Abschnitt des Wärmeaustauschabschnitts zu formen.
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Der Kondensator kann mit einem Lamellenwärmetauscher bzw. einem Fin-Plate-Wärmetauscher versehen sein.
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Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben weitere Merkmale und Vorteile, wie im Detail aus den angehängten Zeichnungen, die hierin einbezogen sind, und den folgenden näheren Beschreibungen sichtbar werden, die zusammen zur Erläuterung gewisser Prinzipien der vorliegenden Erfindung dienen.
- 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Kondensators für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 2 ist eine Querschnittsansicht eines Kondensators für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 3 ist eine projizierte perspektivische Ansicht von „A“ aus 1.
- 4 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie B-B in 1.
- 5 ist eine vergrößerte Ansicht von „C“ in 2.
- 6 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie D-D in 1.
- 7 ist eine Teilquerschnittsansicht zur Darstellung der Arbeitsweise eines Kondensators für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 8 ist eine Querschnittsansicht zur Darstellung verschiedener Kopplungsstrukturen der ersten Sammelleitung, der Wand und des Kühlmitteltanks, die in einem Kondensator für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
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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 gleiche Bezugszeichen die gleichen oder entsprechenden Bauteile der vorliegenden Erfindung in allen verschiedenen Figuren der Zeichnungen.
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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 sind. Während die Erfindung im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschrieben wird, versteht sich, dass die vorliegende Beschreibung nicht beabsichtigt, die Erfindungen auf diese beispielhafte Ausführungsformen zu beschränken. Auf der anderen Seite ist beabsichtigt, dass die Erfindung nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen, sondern auch verschiedene Ausführungsformen decken, die in den Schutzbereich der Erfindung fallen, 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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Beispielhafte Ausführungsformen und Zeichnungen, die in diesen Anmeldungsunterlagen offenbart werden, repräsentieren lediglich einige wenige beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und repräsentieren nicht den gesamten Sinn der vorliegenden Erfindung. [0047] 1 und 2 sind eine perspektivische Ansicht und eine Querschnittsansicht eines Kondensators für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 3 ist eine projizierte perspektivische Ansicht von „A“ aus 1. 4 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie B-B in 1. 5 ist eine vergrößerte Ansicht von „C“ in 2. 6 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie D-D in 1.
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Bezugnehmend auf die Zeichnungen wird ein Kondensator 100 für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewandt auf eine Klimatisierungsvorrichtung bzw. eine Klimaanlage des Fahrzeugs. Der Kondensator 100 kann den Wirkungsgrad einer Verteilung bzw. Diffusion und eines Wärmeaustauschs eines Kühlmittels verbessern, indem ein Strom des Kühlmittels, in welchem gasförmiger und flüssiger Aggregatszustand miteinander vermischt sind, gesteuert wird und indem das Kühlmittel, von welchem Öl bzw. ölige Flüssigkeit entfernt ist, sanft einem Wärmeaustauschabschnitt 130 zugeführt wird. Zusätzlich kann der Kondensator 100 den Kühlwirkungsgrads einer Klimaanlage verbessern, indem der Wirkungsgrad einer Entnahme des Kühlmittels an einem Unterkühlungsbereich 136 verbessert wird.
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Zu diesen Zwecken weist der Kondensator 100 für das Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie in 1 und 2 gezeigt, auf: eine erste und eine zweite Sammelleitung 110 und 120; einen Wärmeaustauschabschnitt 130; einen Kühlmitteltank 140; und einen Sammler-Trockner-Abschnitt 180.
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Die erste und die zweite Sammelleitung 110 und 120 sind voneinander getrennt in einem Abstand zueinander angeordnet.
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In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform weist der Wärmeaustauschabschnitt 130 eine Mehrzahl von Rohren 132 und Abstrahlrippen 134 auf, und das Kühlmittel, das die Rohre 132 durchströmt, tauscht Wärme mit Luft, z. B. Umgebungsluft, aus. Die Mehrzahl von Rohren 132 und Abstrahlrippen 134 sind an der ersten und der zweiten Sammelleitung 110 und 120 montiert, um die erste und die zweite Sammelleitung 110 und 120 miteinander zu verbinden.
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Das heißt, dass die erste und die zweite Sammelleitung 110 und 120 voneinander getrennt zwischen einer linken und einer rechten Seite angeordnet sind, wie in 1 gezeigt. Beide Enden des Wärmeaustauschabschnitts 130 inklusive der Rohre 132 und Abstrahlrippen 134 sind mit inneren Seiten der ersten bzw. zweiten Sammelleitungen 110 und 120 verbunden.
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Zusätzlich ist der Kühlmitteltank 140 an einer Außenseite der ersten Sammelleitung 110 korrespondierend zum Wärmeaustauschabschnitt 130 montiert.
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Ein Kühlmitteleinlass 142 zum Empfangen bzw. Aufnehmen des Kühlmittels und ein Kühlmittelauslass 144 zum Abführen bzw. Herauslassen des Kühlmittels sind am Kühlmitteltank 140 geformt. Das Kühlmittel, das dem Kühlmitteltank 140 zugeführt wird, wird mittels der ersten Sammelleitung 110 dem Wärmeaustauschabschnitt 130 zugeführt, und das Kühlmittel, das den Wärmeaustauschabschnitt 130 und die zweite Sammelleitung 120 passiert bzw. durchlaufen hat, wird mittels der ersten Sammelleitung 110 zu dem Kühlmitteltank 140 zurückgeführt.
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Hierbei ist ein erstes Trennmittel 146, wie in 3 bis 5 gezeigt, an dem Kühlmitteltank 140 geformt. Das erste Trennmittel 146 ist zwischen dem Kühlmitteleinlass 142 und dem Kühlmittelauslass 144 angeordnet und teilt einen inneren Raum, der zwischen der ersten Sammelleitung 110 und dem Kühlmitteltank 140 geformt ist, in einen oberen Abschnitt und einen unteren Abschnitt.
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Das heißt, dass das erste Trennmittel 146 den Kühlmitteltank 140 in Bezug auf den Kühlmitteleinlass 142 und den Kühlmittelauslass 144 in den oberen Abschnitt und den unteren Abschnitt trennt.
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Zusätzlich ist eine Wendelnut 145 am oberen Abschnitt des Kühlmitteltanks 140 geformt, der mittels des ersten Trennmittels 146 getrennt ist und mit dem Kühlmitteleinlass 142 verbunden ist.
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Wenn das Kühlmittel, das über den Kühlmitteleinlass 142 zugeführt wird, strömt, verursacht die Wendelnut 145 eine Rotation des Kühlmittels und erzeugt einen Wirbelstrom bzw. einen Drall, um Öl, das im Kühlmittel enthalten ist, abzuscheiden.
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Hierbei ist die Wendelnut 145 integral an einem inneren Umfang des in Bezug auf das erste Trennmittel 146 oberen Abschnitts des Kühlmitteltanks 140 entlang einer Längsrichtung des Kühlmitteltanks 140 geformt.
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Die Wendelnut 145 verursacht eine Rotation des Kühlmittels, wenn das Kühlmittel, das durch den Kühlmitteleinlass 142 hineinströmt, im Kühlmitteltank 140, das mittels des ersten Trennmittels 146 getrennt ist, nach oben strömt.
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In diesem Fall rotiert das Kühlmittel entlang eines inneren Umfangs der Wendelnut 145 und der Wirbelstrom wird an einem mittleren Abschnitt des Kühlmittels gebildet. Zu diesem Zeitpunkt sammelt sich das Öl, das im Kühlmittel enthalten ist, aufgrund von Gravitation in einem mittleren Abschnitt des Wirbelstroms und tropft bzw. sinkt in Richtung zum ersten Trennmittel 146. Dadurch wird das Öl entfernt.
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Hierbei ist ein Ölauslassloch 148 an dem ersten Trennmittel 146 geformt. Das Öl, das vom Kühlmittel abgeschieden wird, wenn das Kühlmittel die Wendelnut 145 passiert, ist angepasst, abgeführt zu werden zusammen mit dem Kühlmittel, das durch den Kühlmittelauslass 144 abgeführt wird.
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Das Ölauslassloch 148 ist angepasst, das Öl, das vom Kühlmittel, welches rotiert und entlang der Wendelnut 145 strömt, entfernt und auf dem ersten Trennmittel 146 gesammelt worden ist, in das Kühlmittel abzuführen, das beim Durchströmen des Wärmeaustauschabschnitt 130 kondensiert ist.
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Daher wird das Öl, das mittels des Ölauslasslochs 148 abgeführt wird, mit dem kondensierten Kühlmittel vermischt, und das Kühlmittel, welches das Öl enthält, wird mittels des Kühlmittelauslass 144 herausgeführt und an ein Expansionsventil (nicht dargestellt) geliefert.
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In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform ist eine Wand 150 im Kühlmitteltank 140 entlang der Längsrichtung geformt, und ein innerer Raum, in welchem das Kühlmittel primär gespeichert wird, ist zwischen der Wand 150 und der ersten Sammelleitung 110 geformt.
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Zusätzlich ist zumindest ein Einströmloch 152 zur Zufuhr vom Kühlmittel in den Wärmeaustauschabschnitt 130 mittels der ersten Sammelleitung 110 an einem bezüglich des ersten Trennmittels 146 oberen Abschnitt der Wand 150 geformt, und zumindest ein Ausströmloch 154 zum Empfangen des Kühlmittels mittels der ersten Sammelleitung 110 ist an einem unteren Abschnitt der Wand 150 geformt.
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Hierbei sind die Einströmlöcher 152 an der Wand 150 gleichmäßig entlang der Längsrichtung angeordnet, und Querschnittsflächen der Einströmlöcher 152 werden von oben nach unten hin kleiner.
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Daher strömt das Kühlmittel, das in den Kühlmitteleinlass 142 hineinströmt, entlang der Wendelnut 145 nach oben und scheidet das darin enthaltene Öl ab. Zusätzlich, wenn das Kühlmittel entlang der Wand 150 in Bezug auf das erste Trennmittel 146 nach oben strömt, kann eine Zunahme von Strömungswiderstand verhindert werden.
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Daher, wenn das Kühlmittel durch die Einströmlöcher 152 in die erste Sammelleitung 110 hineinströmt, kann das Kühlmittel in die erste Sammelleitung 110 gleichmäßig in einem Zustand eines minimierten Strömungswiderstands hineinströmen.
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Das heißt, dass das Kühlmittel durch die Einströmlöcher 152, die unterschiedliche Querschnittsflächen haben, gleichmäßig in die erste Sammelleitung 110 bei minimiertem Strömungswiderstand einströmt und dann gleichmäßig in die Rohre 132 des Wärmeaustauschabschnitts 130 einströmt.
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Zusätzlich sind die Ausströmlöcher 154 an der Wand 150 gleichmäßig entlang der Längsrichtung angeordnet. Das aus den Ausströmlöcher 154 austretende Kühlmittel wird im Kühlmitteltank 140 gespeichert und tritt nach außerhalb des Kondensators 100 über den Kühlmittelauslass 144.
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Verschlusskappen 160 zur Verhinderung von Leckage des Kühlmittels, das in die erste Sammelleitung 110 und den Kühlmitteltank 140 eintritt, sind an einem oberen und einem unteren Ende der ersten Sammelleitung 110 und des Kühlmitteltanks 140 montiert.
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Die Verschlusskappen 160 sind am oberen und am unteren Ende der ersten Sammelleitung 110 und des Kühlmitteltanks 140 montiert, um eine Leckage des Kühlmittels zu verhindern und um zu verhindern, dass das Kühlmittel zwischen der ersten Sammelleitung 110 und dem Kühlmitteltank 140 fließt, ohne die Einströmlöcher 152 und die Ausströmlöcher 154 zu passieren.
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Zusätzlich sind ein zweites und ein drittes Trennmittel 112 und 122 zur Trennung des Wärmeaustauschabschnitts 130 in einen oberen und einen unteren Abschnitt geformt, so dass innere Räume der ersten und der zweiten Sammelleitung 110 und 120 unterteilt sind. Dadurch wird ein Unterkühlungsbereich 136 zum sekundären Wärmeaustausch zwischen der Luft und dem Kühlmittel, das primär kondensiert ist und den Sammler-Trockner-Abschnitt 180 durchlaufen hat, jeweils an der ersten und der zweiten Sammelleitung 110 und 120 geformt.
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Hierbei ist der Unterkühlungsbereich 136 am unteren Abschnitt des Wärmeaustauschabschnitts 130 mittels einer Unterteilung des Wärmeaustauschabschnitts 130 in den oberen und den unteren Abschnitt mithilfe des zweiten und des dritten Trennmittels 112, 122 gebildet. Das Kühlmittel strömt von der erste Sammelleitung 110 zur zweiten Sammelleitung 120 am oberen Abschnitt des Wärmeaustauschabschnitts 130 und strömt von der zweiten Sammelleitung 120 zur ersten Sammelleitung 110 am Unterkühlungsbereich 136.
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In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform ist ein Verbindungsflansch 170 an einer Seite des Kühlmitteltanks 140 montiert ist, an der der Kühlmitteleinlass 142 und der Kühlmittelauslass 144 geformt sind. Der Verbindungsflansch 170 ist mit Kühlmittelrohren zum Aufnehmen und Herauslassen des Kühlmittels verbunden.
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Der Verbindungsflansch 170 kann die Freiheit bei der Gestaltung bzw. Layout der Kühlmittelrohre verbessern, indem ermöglich wird, dass die Kühlmittelrohre zum Kühlmitteleinlass 142 und zum Kühlmittelauslass 144 an jeder beliebigen Position eines Außenumfangs des Kühlmitteltanks 140 verbunden werden.
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In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform ist der Sammler-Trockner-Abschnitt 180 angepasst, um eine Gas-/Flüssigkeits-Trennung und eine Entfeuchtung des Kühlmittels, das den Wärmeaustauschabschnitt 130 durchströmt hat, durchzuführen, und ist mit der Außenseite der zweiten Sammelleitung 120 verbunden.
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Der Sammler-Trockner-Abschnitt 180 erhält mittels der zweiten Sammelleitung 120 das Kühlmittel, das den Wärmeaustauschabschnitt 130 durchströmt hat und kondensiert ist und führt die Gas-/Flüssigkeits-Trennung sowie die Entfeuchtung (bzw. Trocknung) durch. Zusätzlich führt der Sammler-Trockner-Abschnitt 180 über die zweite Sammelleitung 120 das Kühlmittel in den Unterkühlungsbereich 136 hinein, der am unteren Abschnitt des Wärmeaustauschabschnitts 130 geformt ist.
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In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform sind, wie in 6 gezeigt, die erste Sammelleitung 110, der Kühlmitteltank 140 und die Wand 150 integral geformt.
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Das heißt, dass die erste Sammelleitung 110, der Kühlmitteltank 140 und die Wand 150 mittels Extrusion integral geformt sind.
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In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Wärmeaustauschabschnitt 130 des Kondensators 100 ein Lamellen- bzw. Lamellenblechwärmetauscher sein, der die Rohre 132 und die Abstrahlrippen 134 aufweist.
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Der Betrieb des Kondensators 100 für das Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Detail beschrieben.
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7 ist eine Teilquerschnittsansicht zur Darstellung der Arbeitsweise eines Kondensators für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Bezugnehmend auf die Zeichnung wird das Kühlmittel, nachdem es über die Kühlmittelleitung und den Kühlmitteleinlass 142 in den Kühlmitteltank 140 eingeströmt ist, mittels der Wendelnut 145 in Rotation versetzt, wenn das Kühlmittel in Bezug auf das erste Trennmittel 146 vom unteren Abschnitt zum oberen Abschnitt im Kondensator 100 für das Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung strömt.
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Zu dieser Zeit wird das Kühlmittel entlang des inneren Umfangs bzw. Fläche der Wendelnut 145 rotiert und bildet einen Wirbelstrom am mittleren Abschnitt davon. Nachdem das Öl, welches im Kühlmittel enthalten ist, in Richtung zum Wirbelstrom bewegt worden ist, fällt das Öl herunter auf das erste Trennmittel 146 und wird dort gesammelt.
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Daher strömt das Kühlmittel, von dem das darin enthaltene Öl entfernt worden ist, mittels der Einströmlöcher 152, die an der Wand 150 geformt sind, in den Wärmeaustauschabschnitt 130.
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Wenn das Kühlmittel in die Einströmlöcher 152 hineinströmt, strömt eine kleine Menge vom Kühlmittel in die Einströmlöcher 152 am unteren Abschnitt, die eine kleinere Querschnittsfläche haben und die nahe dem Kühlmitteleinlass 142 positioniert ist, wo der Druck des Kühlmittels hoch ist.
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Da, im Gegensatz dazu, der obere Abschnitt des Kühlmitteltanks 140 in Bezug auf das erste Trennmittel 146 relativ weit weg ist vom Kühlmitteleinlass 142, ist der Druck des Kühlmittels am oberen Abschnitt niedriger als der am unteren Abschnitt. Daher kann eine große Menge an Kühlmittel in ein Einströmloch 152, das eine größere Querschnittsfläche hat, einströmen, auch wenn der Druck des Kühlmittels geringer ist.
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Somit kann das Kühlmittel vom unteren Abschnitt zum oberen Abschnitt der ersten Sammelleitung 110 hin gleichmäßig dem Wärmeaustauschabschnitt 130 zugeführt werden.
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Das heißt, dass der Kondensator 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den Wirkungsgrad des Wärmeaustauschs des Kühlmittels verbessern kann, indem das Kühlmittel, von dem das Öl abgeschieden worden ist, sanft in die Rohre 132 eingeleitet wird, die sich zwischen dem unteren und dem oberen Abschnitt des Wärmeaustauschabschnitts 130 befinden.
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Zusätzlich ist das Kühlmittel, das in den Wärmeaustauschabschnitt 130 hineinströmt, geeignet, primär mit der Luft Wärme auszutauschen und zu kondensieren, wenn es den Wärmeaustauschabschnitt 130 durchströmt, und eine Gas-/Flüssigkeits-Trennung sowie eine Entfeuchtung werden durchgeführt, wenn das Kühlmittel den Sammler-Trockner-Abschnitt 180 durchströmt.
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In diesem Zustand strömt das Kühlmittel über die zweite Sammelleitung 120 zurück in den Wärmeaustauschabschnitt 130, tauscht Wärme mit Luft im Unterkühlungsbereich 136 aus und strömt wieder in die erste Sammelleitung 110 hinein.
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Das Kühlmittel, das in die erste Sammelleitung 110 hineinströmt, wird über die Ausströmlöcher 154 in den in Bezug auf das erste Trennmittel 146 unteren Abschnitt des Kühlmitteltanks 140 herausgelassen.
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Ferner strömt das kondensierte Kühlmittel, das in den Kühlmitteltank 140 einströmt, mittels des Kühlmittelauslasses 144 in die Kühlmittelrohre heraus. Zu diesem Zeitpunkt ist, da der Kühlmittelauslass 144 weit entfernt von den Ausströmlöcher 154 zum Herauslassen des Kühlmittels und nahe dem Kühlmitteleinlass 142 positioniert ist, ein Strömungswiderstand nahe dem Kühlmittelauslass 144 geringer.
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Daher wird, nachdem das Kühlmittel vom Unterkühlungsbereich 136 des Wärmeaustauschabschnitts 130 herausgelassen ist, das Kühlmittel im Kühlmitteltank 140 gespeichert, und das Kühlmittel wird mittels des Kühlmittelauslasses 144 an die Kühlmittelrohre abgegeben. Daher wird der Strömungswiderstand des Kühlmittels geringer, und das Kühlmittel kann sanft herausgeführt werden.
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Wenn der Kondensator 100 für das Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wird ein Strom bzw. eine Strömung, in welcher gasförmiger und flüssiger Zustand vermischt sind, gesteuert, und das Kühlmittel, von welchem das Öl abgeschieden ist, wird sanft dem Wärmeaustauschabschnitt 130 zugeführt.
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Daher kann der Kondensator 100 für das Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den Verteilungswirkungsgrad und den Wärmeaustauschwirkungsgrad des Kühlmittels sowie die Kühleffizienz der Klimaanlage verbessern, indem die Abführ- bzw. Entnahmeeffizienz des Kühlmittels am Unterkühlungsbereich 136 verbessert wird.
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Ferner wird der Wirbelstrom gebildet aufgrund einer Rotation des Kühlmittels, wenn das Kühlmittel an der Wendelnut 145 strömt, die am Kühlmitteltank 140 geformt ist. Daher kann das Öl, das im Kühlmittel enthalten ist, vom Kühlmittel abgeschieden werden mittels Gravitation, ohne eine zusätzliche Öltrennvorrichtung, und das abgeschiedene Öl kann zusammen mit dem kondensierten Kühlmittel herausgeführt werden.
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Da das Kühlmittelrohr ohne Berücksichtigung der Verbindungsrichtung an das Rohr 132 verbunden werden kann, kann ein Layout in einem kleinen Motorraum vereinfacht werden.
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Da die Kühlmittelrohre zum Erhalten und Herauslassen des Kühlmittels mittels eines Verbindungsflanschs 170 montiert sind, können Herstellungskosten, Arbeitsprozesse und Größe des Kondensators 100 reduziert werden.
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Wenn der Kondensator 100 für das Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben wird, wird beispielhaft gezeigt, allerdings ohne Einschränkung darauf, dass die erste Sammelleitung 110, der Kühlmitteltank 140 und die Wand 150 integral geformt sind. Verschiedene Formen der ersten Sammelleitung 110, des Kühlmitteltanks 140 und der Wand 150 können separat hergestellt sein.
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8 ist eine Querschnittsansicht zur Darstellung verschiedener Kopplungsstrukturen der ersten Sammelleitung, der Wand und des Kühlmitteltanks, die in einem Kondensator für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
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Wie in 8(a) gezeigt, sind die erste Sammelleitung 110a, der Kühlmitteltank 140a und die Wand 150a in zwei Teilen geformt, und diese zwei Teile werden zusammengebaut.
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Das heißt, dass die erste Sammelleitung 110a und der Kühlmitteltank 140a einen ersten und einen zweiten Abschnitt aufweisen, die separat hergestellt sind, und die Wand 150a steht integral im mittleren Bereich des ersten und des zweiten Abschnitts vor. Der erste und der zweite Abschnitt werden miteinander mittels Schweißen zusammengebaut.
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Nachdem der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt der ersten Sammelleitung 110a, des Kühlmitteltanks 140a und der Wand 150a separat mittels Extrusion hergestellt sind, werden der erste und der zweite Abschnitt durch Schweißen zusammengefügt.
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Wie in 8(b) bis 8(d) gezeigt, hat die erste Sammelleitung 110b, 110c und 110d eine Rohrform, mit der die Wand 150b, 150c, 150d integral geformt sind, und der Kühlmitteltank 140b, 140c, 140d umschließt bzw. umgibt und ist montiert an zumindest einem Abschnitt eines äußeren Umfangs der ersten Sammelleitungen 110b, 110c und 110d.
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Der Kühlmitteltank 140d, wie in 8(d) gezeigt, ist in zwei Teilen geformt, die die erste Sammelleitung 110d zwischen sich aufnehmend bzw. einklemmend zusammengebaut sind.
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Zusätzlich weisen die ersten Sammelleitungen 110e, 110f, 110g, 110h und 110i, wie in 8(e) bis 8(i) gezeigt, eine abgerundete Plattenform mit jeweils einer Fläche auf, an der der Wärmeaustauschabschnitt 130 montiert ist.
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Hierbei sind der Kühlmitteltank 140e und die Wand 150e, wie in 8(e) gezeigt, integral geformt, so dass Kühlmitteltank 140e und die Wand 150e umschließen und montiert sind an die Außenseite der ersten Sammelleitung 110e an einer Seite, die dem Wärmeaustauschabschnitt 130 gegenüberliegt.
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Ferner sind der Kühlmitteltank 140f und die Wand 150f, wie in 8(f) gezeigt, in zwei Teilen geformt, die die erste Sammelleitung 110f zwischen sich aufnehmend bzw. einklemmend zusammengebaut sind.
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Das heißt, dass der Kühlmitteltank 140f einen ersten und einen zweiten Abschnitt aufweist und die Wand 150f (bzw. Wandabschnitte) von den mittleren Abschnitten des ersten und des zweiten Abschnitts integral vorstehen. Der erste und der zweite Abschnitt werden mittels Schweißens zusammengefügt.
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Die Wand 150g, 150h und 150i, wie in 8(g) bis 8(i) gezeigt, ist die Außenseite der ersten Sammelleitung 110g, 110h und 110i an einer dem Wärmeaustauschabschnitt 130 gegenüberliegenden Seite umschließend montiert.
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Die Wand 150g, 150h und 150i weist eine halbkreisförmige bzw. „C“-förmige Gestalt bzw. Querschnitt auf, um die Außenseite der ersten Sammelleitung 110g, 110h und 110i, die eine gerundete bzw. bogenförmige Plattenform aufweist, zu umschließen und daran montiert zu sein.
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Hierbei hat der Kühlmitteltank 140g und 140h, wie in 8(g) und 8(h) gezeigt, eine halbkreisförmige Gestalt auf, um einen Außenumfang der Wand 150g, 150h zu umschließen und daran montiert zu sein.
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Ferner ist der Kühlmitteltank 140i, wie in 8(i) gezeigt, in zwei Teilen geformt, die die Wand 15oi zwischen sich aufnehmend zusammengebaut sind.
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Das heißt, dass der Kühlmitteltank 140i einen ersten und einen zweiten Abschnitt aufweist und den Außenumfang der Wand 150i umschließt und mittels Schweißens daran montiert ist, wobei die Wand 150i den Außenumfang der ersten Sammelleitung 110i umschließt und daran montiert ist.
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Wie oben beschrieben, sind die die erste Sammelleitung 110, der Kühlmitteltank 140 und die Wand 150 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung integral oder separat geformt mit unterschiedlichen Formen und werden dann zusammengebaut.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Strom des Kühlmittels, in welchem gasförmiger und flüssiger Aggregatszustand miteinander vermischt sind, gesteuert und das Kühlmittel, von welchem Öl bzw. ölige Flüssigkeit entfernt ist, sanft einem Wärmeaustauschabschnitt zugeführt. Dadurch werden der Verbreitungs- bzw. Verteilungswirkungsgrad und der Wärmeaustauschwirkungsgrad des Kühlmittels sowie der Kühlwirkungsgrad der Klimaanlage verbessert, indem der Wirkungsgrad der Entnahme bzw. Abführung des Kühlmittels am Unterkühlungsbereich verbessert wird.
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Zusätzlich kann das Öl, das im Kühlmittel enthalten ist, mittels Gravität in einfacher Weise vom Öl abgeschieden werden, ohne eine separate Ölabscheidervorrichtung vorsehen zu müssen, indem der Strom des Kühlmittels mittels der Wendelnut, die im Kühlmitteltank geformt ist, gesteuert wird. Ferner kann das abgeschiedene Öl zusammen mit dem kondensierten Kühlmittel abgeführt werden.
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Da das Kühlmittelrohr ohne Berücksichtigung der Verbindungsrichtung mit den anderen Rohren (z. B. vom Wärmetauscher) verbunden werden kann, kann ein Layout des Kondensators in einem kleinen Motorraum vereinfacht werden.
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Da die Kühlmittelrohre zum Erhalten und Herauslassen des Kühlmittels mittels eines Verbindungsflanschs montiert sind, können Herstellungskosten, Arbeitsprozesse und Größe des Kondensators 100 reduziert werden.
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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 damit 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 definiert wird.