(57)【要約】  本発明は、互いに積層された複数の熱交換プレート（４０）を有する、冷却剤により冷却液を冷却するための車両用のプレート型熱交換器（３０）に関する。冷却剤および／または冷却液用の流入口（４８，５２）と、流出口（５０，４）とをそれぞれが有する、冷却剤室（４４）と、冷却液室（４６）とが、隣接する熱交換プレート（４０）の間に形成され、冷却剤および／または冷却液室（４４，４６）は、それらの全体が、Ｕ字形状の流れダクト（６４，６８）として具体化され、割り当てられた流入口（４８，５２）は、Ｕ字形状の流れダクト（６４，６８）の第１の突出部の端に配置され、割り当てられた流出口（５０，５４）は、第２の突出部の端に配置される。本発明は、また、冷却剤用の一次回路（１２）と冷却液用の二次回路（１４）とを有する、車両用、特に電気モータを有する車両用の空調回路（１０）に関し、この空調回路では、一次回路（１２）と、二次回路（１４）とは、プレート型熱交換器（３０）を介して結合される。
2014500469.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに積層された複数の熱交換プレート（４０）を有する、冷却剤により冷却液を冷却するための車両用のプレート型熱交換器（３０）であって、
冷却剤室（４４）および冷却液室（４６）が隣接する熱交換プレート（４０）の間に形成され、前記冷却剤室（４４）および冷却液室（４６）は、前記冷却剤および／または冷却液用の流入口（４８，５２）と、流出口（５０，５４）とをそれぞれが有し、
前記冷却剤および／または冷却液室（４４，４６）は、それらの全体が、Ｕ字形状の流れダクト（６４，６８）として具体化され、割り当てられた前記流入口（４８，５２）は、Ｕ字形状の流れダクトの第１の突出部の端に配置され、かつ、割り当てられた前記流出口は、第２の突出部の端に配置される、ことを特徴とするプレート型熱交換器。
【請求項２】
前記熱交換プレート（４０）は、それらのプレートの面において、主範囲方向（５８）と、それに垂直に走る二次範囲方向（６０）と、の両方を有し、かつ、前記主範囲方向（５８）と、前記二次範囲方向（６０）とに垂直に走る積層方向（４２）に、互いに隣接して配置されており、
前記冷却剤用の前記流入口（４８）と、流出口（５０）とは、前記熱交換プレート（４０）の同一端で、前記主範囲方向（５８）に設けられる、ことを特徴とする請求項１に記載のプレート型熱交換器。
【請求項３】
全ての前記冷却剤室（４４）用の共通の流入接続（４９）と、流出接続（５１）とを備え、前記冷却剤用の膨張弁（２８）を、前記プレート型熱交換器（３０）に直接取り付け可能にする、接続構成要素（６２）が設けられる、ことを特徴とする請求項２に記載のプレート型熱交換器。
【請求項４】
前記接続構成要素（６２）は、前記プレート型熱交換器（３０）の異なる冷却剤室（４４）の間の冷却剤相混合物の分配を均質化する冷却剤分配器（８１）を有する、ことを特徴とする請求項３に記載のプレート型熱交換器。
【請求項５】
前記熱交換プレート（４０）は、それらのプレートの面において、主範囲方向（５８）と、それに垂直に走る二次範囲方向（６０）と、の両方を有し、かつ、前記主範囲方向（５８）と、前記二次範囲方向（６０）とに垂直に走る積層方向（４２）に、互いに隣接して配置されており、
前記冷却液用の前記流入口（５０）と、流出口（５２）とは、前記熱交換プレート（４０）と同一端または両端で、前記主範囲方向（５８）に設けられる、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のプレート型熱交換器。
【請求項６】
いずれの場合でも、全ての前記冷却剤室（４４）用の１つの共通の流入接続（４９）と、共通の流出接続（５１）とを備え、かつ、いずれの場合でも、全ての前記冷却液室（４６）用の共通の流入接続（５３）と、共通の流出接続（５５）とを備え、
前記冷却剤用の共通の流入接続（４９）と、流出接続（５１）とは、前記冷却液用の流入接続（５３）および流出接続（５５）と同様に、前記プレート型熱交換器（３０）の同一側面または両側面において、前記積層方向（４２）に配置される、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のプレート型熱交換器。
【請求項７】
全ての前記冷却液室（４６）用の共通の流入接続（５３）および／または流出接続（５５）を備え、
前記熱交換プレート（４０）の前方または後方で前記積層方向（４２）に配置され、かつ、前記冷却液用の少なくとも１つの流れダクトを形成する、端プレート（５６）が設けられ、
前記少なくとも１つの流れダクトは、前記熱交換プレート（４０）の前記共通の流入接続（５３）および／または流出接続（５５）を、冷却液システム用の接続（７２）に接続する、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のプレート型熱交換器。
【請求項８】
前記熱交換プレート（４０）は、それらのプレートの面において、主範囲方向（５８）と、それに垂直に走る二次範囲方向（６０）と、の両方を有し、かつ、前記主範囲方向（５８）と、前記二次範囲方向（６０）とに垂直に走る積層方向（４２）に、互いに隣接して配置されており、
前記冷却剤用の前記流入口（４８）と、流出口（５０）とは、前記冷却液用の流入口（５２）および流出口（５４）と同様に、前記熱交換プレート（４０）の両端で、前記主範囲方向（５８）に設けられる、ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のプレート型熱交換器。
【請求項９】
隣接する冷却剤室（４４）と冷却液室（４６）とにおける流れ方向は、同一または反対である、ことを特徴とする請求項８に記載のプレート型熱交換器。
【請求項１０】
前記熱交換プレート（４０）は、前記冷却液室（４６）内で流れダクト（７０）を形成し、
前記流れダクト（７０）は、前記主範囲方向（５８）において、前記熱交換プレート（４０）の一方の端の冷却液の流入口（５２）から、前記熱交換プレート（４０）の反対側の端での冷却液の流出口（５４）まで走る、ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のプレート型熱交換器。
【請求項１１】
前記冷却剤用のＵ字形状の流れダクト（６４）の前記第１の突出部を通した圧力差は、全体の圧力差の７０％と１００％との間、好ましくは８０％と９２％との間であり、流れ方向での前記冷却剤用のＵ字形状の流れダクト（６４）の前記第２の突出部を通した圧力差は、全体の圧力差の０％と３０％との間、好ましくは８％と２０％との間である、ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載のプレート型熱交換器。
【請求項１２】
前記流れダクト（６４，６８）のＵ字形状は、隣接する前記熱交換プレート（４０）を接続する部分（７４）により、または少なくとも１つの熱交換プレート（４０）の成形部（７６）により形成された中間壁（６６）により形成される、ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載のプレート型熱交換器。
【請求項１３】
前記Ｕ字形状の流れダクト（６４，６８）の突出部は、互いに隣接して配置された多数の細長いダクトにより形成される、ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載のプレート型熱交換器。
【請求項１４】
冷却剤用の一次回路（１２）と冷却液用の二次回路（１４）とを有する、車両用、特に電気モータを有する車両用の空調回路（１０）であって、
前記一次回路（１２）と、前記二次回路（１４）とは、請求項１乃至１３のいずれかに記載のプレート型熱交換器（３０）を介して結合される、ことを特徴とする空調回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに積層された複数の熱交換プレートを有する、冷却剤により冷却液を冷却するための車両用のプレート型熱交換器と、車両用、特に電気モータを有する車両用の空調回路とに関する。
【背景技術】
【０００２】
冷却液または冷却剤が、隣接プレート間の中間空間を流れ、冷却液が、プレート型熱交換器の第１の側から、プレート型熱交換器の反対の第２の側へと流れ、一方で、冷却剤は、プレート型熱交換器の第２の端から第１の端へ反対方向に流れる、冒頭で規定した種類のプレート型熱交換器が知られている。プレート型熱交換器内の流れダクトの長さは、ここでは基本的に、第１の端から第２の端へのプレート型熱交換器の長さに対応する。よって、プレート型熱交換器の外部寸法と、プレート型熱交換器の接続の位置とは、プレート型熱交換器内の流れダクトの所望の長さに依存する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、車両用のコンパクトな設計を有するプレート型熱交換器と、空調回路とを提供することであり、この空調回路は、設置空間に最適化されたコンパクトな態様で具体化することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の目的は、互いに積層された複数の熱交換プレートを有する、冷却剤により冷却液を冷却するための車両用のプレート型熱交換器によって達成されるが、このプレート型熱交換器では、冷却剤室および冷却液室が隣接する熱交換プレートの間に形成され、冷却剤室および冷却液室は、冷却剤および／または冷却液用の流入口と、流出口とをそれぞれが有する。冷却剤および／または冷却液室は、それらの全体が、Ｕ字形状の流れダクトとして具体化され、割り当てられた流入口は、Ｕ字形状の流れダクトの第１の突出部の端に配置され、割り当てられた流出口は、第２の突出部の端に配置される。Ｕ字形状の流れダクトは、プレート型熱交換器の長さを増加させずに、冷却剤室および／または冷却液室の流れダクトの長さを二倍にすることと、冷却剤および／または冷却液の流入口および流出口用の接続を柔軟な態様で位置合わせすることとを可能にする。
【０００５】
熱交換プレートは、好ましくは、それらのプレートの面において、主範囲方向と、それに垂直に走る二次範囲方向と、の両方を有し、かつ、主範囲方向と、二次範囲方向とに垂直に走る積層方向（以下、「方向の定義」と呼ぶ）に、互いに隣接して配置される。
【０００６】
この予め定義された方向の定義により、冷却剤用の流入口と、流出口とは、熱交換プレートの同一端で、主範囲方向に設けられることが好ましい。このようにして、冷却剤用の流れダクトの長さを短くすることなく、冷却剤用の流入口と流出口とを、互いに近接して配置することができる。
【０００７】
熱交換プレートは、略矩形とすることができ、主範囲方向を、次いで、プレートの長手方向に走らせることができる。
【０００８】
全ての冷却剤室用の共通の流入接続と、流出接続とに、冷却剤用の膨張弁を、プレート型熱交換器に直接取り付けることを可能にする、接続構成要素が設けられる。このようにして、膨張弁とプレート型熱交換器との間のラインシステムを不要にすることが可能である。
【０００９】
全ての冷却剤室における均一な冷却性能を達成するために、接続構成要素は、プレート型熱交換器の多数の冷却剤室の間の冷却剤相混合物の分配を均質化する冷却剤分配器を有することができる。
【００１０】
上述の方向の定義では、冷却液用の流入口と流出口とは、熱交換プレートの同一端または両端で、主範囲方向に設けられる。これは、冷却液用の接続の可変の配置を可能にする。
【００１１】
一次回路および二次回路への、プレート型熱交換器の接続の柔軟な配置のために、いずれの場合でも、全ての冷却剤室用の共通の流入接続と、共通の流出接続とを設けることができ、かつ、いずれの場合でも、全ての冷却液室用の共通の流入接続と、共通の流出接続とを設けることができ、冷却剤用の共通の流入接続と、流出接続とは、冷却液用の流入接続および流出接続と同様に、プレート型熱交換器の同一側面または両側面において、積層方向に配置される。
【００１２】
全ての冷却液室用の共通の流入接続および／または流出接続に、端プレートを設けることができ、端プレートは、熱交換プレートの前方または後方で積層方向に配置され、冷却液用の少なくとも１つの流れダクトを形成し、流れダクトは、熱交換プレートの共通の流入接続および／または流出接続を、冷却液システム用の接続に接続する。このようにして、プレート型熱交換器の端プレートは、一種のアダプタを形成し、このアダプタは、冷却液システムに対する、コンパクトで好適に配置された接続を可能にする。
【００１３】
上述の方向の定義において、さらなる実施形態は、冷却剤用の流入口と流出口とが、冷却液用の流入口と流出口と同様に、熱交換プレートの両側で、主範囲方向に配置することを提供する。対応するプレート型熱交換器の向きを仮定すると、この接続の配置は、熱交換プレートの上端での冷却液用の接続と、熱交換プレートの下端での冷却剤用の接続と、を可能にする。これは、したがって、一方では、冷却液室のガス抜きを、他方では、冷却剤室でのオイルの戻り流れを、容易に可能とする。
【００１４】
隣接する冷却剤室と冷却液室とにおける流れ方向は、同一または反対とすることができる。流れダクトに沿った冷却剤と冷却液の間の熱伝達は、冷却剤と冷却液の流れ方向の選択によって、最適化することができる。
【００１５】
さらなる実施形態によると、熱交換プレートは、冷却液室内で流れダクトを形成することができ、この流れダクトは、主範囲方向において、熱交換プレートの一方の端の冷却液の流入口から、熱交換プレートの反対側の端での冷却液の流出口まで走る。
【００１６】
冷却液と冷却剤との間の熱交換の全体的な有効性を改善するために、冷却剤用のＵ字形状の流れダクトの第１の突出部を通した圧力差は、全体の圧力差の７０％と１００％との間、好ましくは８０％と９２％との間であり、流れ方向での冷却剤用のＵ字形状の流れダクトの第２の突出部を通した圧力差は、全体の圧力差の０％と３０％との間、好ましくは８％と２０％との間である。
【００１７】
流れダクトのＵ字形状は、好ましくは、中間壁により形成され、該中間壁は、隣接する熱交換プレートを接続する部分により、または少なくとも１つの熱交換プレートの成形部により設けられる。これは、プレート型熱交換器の簡潔な設計を可能にする。
【００１８】
Ｕ字形状の流れダクトでの冷却剤または冷却液の分配を均質化するために、Ｕ字形状の流れダクトの突出部は、互いに隣接して配置された多数の細長いダクトにより形成することができる。
【００１９】
本発明は、また、冷却剤用の一次回路と冷却液用の二次回路とを有する、車両用、特に電気モータを有する車両用の空調回路に関し、この空調回路では、一次回路と、二次回路とは、本発明に係るプレート型熱交換器に結合される。プレート型熱交換器自体は、コンパクトな設計であり、冷却剤および冷却液用の接続の柔軟な配置を有するため、空調回路向けに、柔軟な態様で実施できるコンパクトな設計が可能となる。
【００２０】
本発明のさらなる特徴および利点は、以下の説明および参照される添付の図面に見出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】冷却剤用の一次回路と、冷却液用の二次回路とを有する、本発明に係る空調回路の概略図。
【図２】図３の断面線ＩＩ−ＩＩに沿った、本発明に係るプレート型熱交換器の断面図。
【図３】積層方向での、図２に係るプレート型熱交換器の平面図。
【図４】プレート型熱交換器の同一側面に配置された冷却剤および冷却液用の接続を有する、図２に係るプレート型熱交換器の概略図。
【図５】プレート型熱交換器の両側面に配置された冷却剤および冷却液用の接続を有する、図２に係るプレート型熱交換器の概略図。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る関連する温度プロファイル図と共に、流れ方向図を示す図。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る関連する温度プロファイル図と共に、流れ方向図を示す図。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る関連する温度プロファイル図と共に、流れ方向図を示す図。
【図９】本発明の第４の実施形態に係る関連する温度プロファイル図と共に、流れ方向図を示す図。
【図１０】冷却液用の接続の第１の配置を有する、図９に係るプレート型熱交換器を示す図。
【図１１】冷却液用の接続の第２の変形配置を有する、図９に係るプレート型熱交換器を示す図。
【図１２】冷却液用の接続の第３の変形配置を有する、図９に係るプレート型熱交換器を示す図。
【図１３】本発明に係るプレート型熱交換器の４つの熱交換プレートの概略図。
【図１４】本発明に係るプレート型熱交換器の４つの熱交換プレートの変形実施形態を示す図。
【図１５】冷却剤分配器を有する図２に係るプレート型熱交換器の詳細の図。
【図１６ａ】図１５に係る冷却剤分配器の様々な実施形態の概略図。
【図１６ｂ】図１５に係る冷却剤分配器の様々な実施形態の概略図。
【図１６ｃ】図１５に係る冷却剤分配器の様々な実施形態の概略図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は、冷却剤用の一次回路１２と、冷却液用の二次回路１４とを有する、車両用の空調回路１０の概略図を示す。
【００２３】
車両は、例えば、電気モータを有する車両、特に、空調回路によって冷却されるべきバッテリを有する、ハイブリッド車または純粋な電気自動車である。
【００２４】
一次回路１２において、コンプレッサ１６と、コンデンサ１８と、ドライヤ２０とが設けられる。一次回路１２は、それぞれが弁２２によって開閉可能な、２つの二次領域に分割される。
【００２５】
一次回路１２の第１の二次領域において、膨張弁２４と、気化器２６とが設けられる。気化器２６は、車両の乗員室用の車両空調システムの一部である。
【００２６】
膨張弁２８と、プレート型熱交換器３０とが、一次回路１２の第２の二次領域に設けられる。プレート型熱交換器３０は、さらに、二次回路１４と一体化されており、二次回路１４内の冷却液を、一次回路１２内の冷却剤によって冷却可能にする。
【００２７】
二次回路１４は、二次回路１４を通して冷却液を圧送するポンプ３２を有する。二次回路１４は、また、冷却液用の保存装置３４を備える。バッテリ用の第１の冷却装置３６と、電子構成要素用の第２の冷却装置３８とが、二次回路１４内の様々な位置に配置される。二次回路１４での冷却装置３６，３８の位置は、特に、要求される冷却性能に依存し得る。
【００２８】
図２は、プレート型熱交換器３０の断面図を示す。複数の熱交換プレート４０が、積層方向４２に互いに積層され、ここで、冷却剤および／または冷却液用の流入口４８，５２と、流出口５０，５４とをそれぞれが有する冷却剤室４４と、冷却液室４６とが、隣接する熱交換プレート４０の間に交互に形成される。
【００２９】
図２の右側において、熱交換プレート４０の後方で積層方向に配置された、端プレート５６が設けられる。示される実施形態では、端プレート５６は、例えば、プレート型熱交換器３０を取り付ける役割を果たす。端プレート５６は、また、プレート型熱交換器３０のハウジングの一部とすることもできる。
【００３０】
熱交換プレート４０は、それらのプレートの面において、主範囲方向５８と、それに垂直に走る二次範囲方向６０と、の両方を有し、前記主範囲方向５８と二次範囲方向６０とは、それぞれ、積層方向４２に垂直に走る。図２において、二次範囲方向６０は、紙面に対して垂直に走る。
【００３１】
多数の冷却剤室４４の多数の流入口４８が、直線上に位置し、よって、全ての冷却剤室４４用の共通の流入接続４９を形成する。共通の流入接続４９には、接続構成要素６２が設けられ、接続構成要素は、プレート型熱交換器３０に対する、膨張弁２８の直接の取り付けを可能とする。このような膨張弁２８は、流入ダクトと流出ダクトの間で、小さな横方向距離を有する。本発明に係る実施形態において、これらのダクトは、流入口４８および流出口５０と同軸である。
【００３２】
冷却剤の流入口４８に類似する態様で、多数の冷却液室４６の冷却液の流入口５２も、直線に沿って位置し、全ての冷却液室用の共通の流入接続５３を形成する。プレート型熱交換器３０の左側では、二次回路１４のパイプが、冷却液室４６の共通の流入接続５３に接続される。
【００３３】
流入接続４９，５３に類似する態様で、冷却剤および／または冷却液用の全ての流出口５０，５４が、共通の流出接続５１，５５として具体化される。
【００３４】
図３は、積層方向４２でのプレート型熱交換器３０の平面図を示す。熱交換プレート４０は、概ね細長い矩形であり、主範囲方向５８は、熱交換プレート４０の長手方向にある。プレート型熱交換器３０の下の領域に示されているのは、接続構成要素６２であり、該接続構成要素６２は、全ての冷却剤室４４用の共通の流入接続４９を有し、かつ、全ての冷却剤室４４の共通の流出接続５１を有する。
【００３５】
冷却剤室４４の冷却剤の流入口４８と流出口５０との間の距離は、主範囲方向５８での熱交換プレート４０の範囲と比べて小さい。以下の図面に示すように、この小さな距離は、膨張弁２８とプレート型熱交換器３０との間で冷却剤用のパイプまたはラインを必要とせずに、膨張弁２８をプレート型熱交換器３０に直接取り付け可能にする。
【００３６】
プレート型熱交換器３０の全ての冷却液室４６の共通の流入接続５３と、共通の流出接続５５とは、次に、プレート型熱交換器３０の上側の領域において、小さな間隔で配置される。
【００３７】
図４は、二次範囲方向６０の方向の平面図で、プレート型熱交換器３０の概略図を示している。この視点で明らかに分かるように、全ての冷却剤室４４用の共通の流入接続４９および共通の流出接続５１と、全ての冷却剤室４６用の共通の流入接続５３および共通の流出接続５５とは、積層方向４２に対して、プレート型熱交換器３０の同一側面に配置される。
【００３８】
図５は、積層方向４２に対するプレート型熱交換器３０の反対側の面における、冷却液室４６の流入接続５３と流出接続５５との、変形配置を示す。冷却液室４４の流入接続４９と流出接続５１とは、膨張弁２８が直接設けられた共通の接続構成要素６２を有する。
【００３９】
いずれの場合でも、二次回路１４のパイプライン要素は、冷却液室４６の流入接続５３と流出接続５５とに接続される。
【００４０】
図６は、プレート型熱交換器３０の第１の実施形態の、冷却剤室４４での冷却剤の流れプロファイルと、冷却液室４６での冷却液のプロファイルと、冷却剤と冷却液の温度プロファイルとを示す。
【００４１】
冷却剤は、流入口４８を通過し、２つの隣接する熱交換プレート４０によって形成された冷却剤室４４に入る。冷却剤室４４は、その全体が、Ｕ字形状の流れダクト６４となっており、冷却剤の流入口４８は、Ｕ字形状の流れダクト６４の第１の突出部の端に配置され、流出口５０は、第２の突出部の端に配置される。Ｕ字形状の流れダクト６４の２つの突出部は、中間壁６６によって分離される。
【００４２】
”Ｕ”は、熱交換プレート４０のほぼ全長に渡って延びる。
【００４３】
冷却液室４６は、中間壁６６と同様の態様で、冷却液用のＵ字形状の流れチャネル６８として具体化される。冷却液室４６の流入口５２は、冷却液室４６において、Ｕ字形状の流れダクト６８の第１の突出部の端に配置され、流出口５４は、第２の突出部の端に配置される。冷却液用の流れダクト６８のＵ字形状は、よって、冷却剤のＵ字形状の流れダクト６４と比べて、逆となっており、ここで、２つの流れダクト６４，６８の突出部は、互いに積層される。
【００４４】
図６に係る実施形態において、２つの突出部内での、隣接する冷却剤室４４と冷却液室４６内の冷却剤と冷却液の流れ方向は、それぞれ、互いに対向している。
【００４５】
図６は、また、両方の室４４，４６において、第１の突出部Ａでの位置Ａ１からＡ２、および第２の突出部Ｂでの位置Ｂ１から位置Ｂ２への温度プロファイルを示す。１０℃のＡ２での冷却液の流入温度と４℃のＢ１での冷却液の流出温度、および４℃のＡ１での冷却剤の流入温度と１℃のＢ２での冷却剤の流出温度を仮定すれば、５．１Ｋの温度Δｔｌｏｇでの有効な差が、突出部Ａで生じ、３．６Ｋの温度Δｔｌｏｇでの有効な差が、突出部Ｂで生じ、全体では、４．４Ｋの温度Δｔｌｏｇでの平均の差が、隣接する室４４，４６の間でそれぞれ生じる。冷却剤と冷却液との間の温度差が大きいほど、これら２つの間での熱交換が良くなる。
【００４６】
図７は、プレート型熱交換器３０の第２の実施形態を示し、ここで、設計は、第１の実施形態と基本的に同様である。第２の実施形態は、冷却剤室４４での流れ方向が逆になっている点が、第１の実施形態と異なる。冷却剤室４４において、流入口４８は、したがって、第１の実施形態と比べて、流出口５０と交換されている。
【００４７】
よって、隣接する冷却剤室４４と冷却液室４６とにおける流れ方向は、同様である。
【００４８】
冷却剤は、ここでまず、Ｕ字形状の流れダクト６４の突出部Ｂを通ってＢ１からＢ１２へ流れ、このプロセスで、４℃から２℃まで冷える。冷却剤は、その後、突出部Ａを通ってＡ１からＡ２へ流れ、ここで、２℃から１℃まで冷える。飽和温度は、０℃である。温度プロファイル図から明らかなように、突出部Ａでの温度差は、先の実施形態よりも大きく、ここで、Δｔｌｏｇでの有効温度差は７Ｋである。突出部Ｂにおいて、温度差は、対照的にいくぶん小さく、Δｔｌｏｇで２．５Ｋである。流れダクト全体を通した平均有効温度差は、Δｔｌｏｇで４．７Ｋである。隣接する冷却剤室４４と冷却液室４６とにおいて、流れ方向を同一にすることにより、Ｕ字形状の流れダクトによって、改善された温度差を驚くほど達成することができ、その結果、プレート型熱交換器３０の有効性が増加する。
【００４９】
図８は、プレート型熱交換器３０の第３の実施形態を示す。冷却剤室４４および／または冷却液室４６のＵ字形状の流れダクト６４，６８における流れ方向は、第２の実施形態と同様である。第３の実施形態は、冷却剤用のＵ字形状の流れダクト６４の突出部Ｂを通した圧力差が、全体的な圧力差の７０％と１００％との間、好ましくは８０％と９２％との間であり、一方で、突出部Ａを通した圧力差が、全体的な圧力差の０％と３０％との間、好ましくは８％と２０％との間である点のみが、第２の実施形態と異なる。冷却剤の流れ方向の第１の突出部である、突出部Ｂにおいて、冷却剤は大幅に冷え、図示された例では０．５℃に達する。冷却は、圧力損失によって、および結果としての冷却剤飽和温度の低下によって降下する静的圧力の結果生じる。
【００５０】
対照的に、飽和温度が、ここでようやく、突出部Ａ内の小さな圧力損失によって最小限の約０．５Ｋ降下するため、突出部Ａ内での冷却剤のさらなる冷却は生じない。しかし、この温度の降下は、重畳された１Ｋの冷却剤の過熱を有し、突出部Ａの冷却剤出口Ａ２での温度が、入口Ａ１よりもさらに０．５Ｋ高いという結果をもたらす。このようにして、突出部Ａの領域内の冷却剤室４４と冷却液室４６との間で、非常に大きな温度差があることが可能であり、ここで、Δｔｌｏｇでの有効温度差は、７．６Ｋである。突出部Ｂにおいて、Δｔｌｏｇでの有効温度差は、３．２Ｋである。２つの突出部間での平均有効温度差は、Δｔｌｏｇで５．４Ｋであり、その結果、プレート型熱交換器３０の有効性のさらなる改善が達成された。
【００５１】
冷却剤用のＵ字形状の流れダクト６４の２つの突出部での圧力差は、様々な態様で達成できる。示された例では、圧力差は、流れダクト６４の２つの突出部における異なる流れ抵抗によって達成される。このために、流れダクトの様々なフィン配置または流れダクトでの様々なインサートが提供される。あるいは、例えば中間壁６６が、Ｕ字形状の流れダクト６４の２つの突出部を均一に分割しないことにより、２つの突出部を、異なる流れ断面を有して具体化することができる。
【００５２】
図９は、冷却剤室４４における冷却剤用の流れダクト６４のみが、Ｕ字形状に具体化されている、プレート型熱交換器３０の第４の実施形態を示している。冷却剤室４４における膨張弁２８の位置が、点線で示される。冷却剤室４４と、Ｕ字形状の流れダクト６４を通した冷却剤の流れ方向との実施形態は、プレート型熱交換器３０の第３の実施形態と同様である。第４の実施形態は、冷却液室４６が、熱交換プレート４０の一方の端の冷却液の流入口５２から、主範囲方向５８と平行に、熱交換プレート４０の反対側の端の冷却液の流出口５４へと走る、流れダクト７０を有する点が先の実施形態と異なる。
【００５３】
図９の上下の温度図における差は、冷却剤室４４の突出部ＡおよびＢの領域に関係する。領域Ａおよび領域Ｂは、同一の流れダクト７０の一部であり、この流れダクトを通して、隣接する冷却液室４６における一方向の流れがある。冷却液の温度プロファイルは、よって、両方の領域で同様である。
【００５４】
冷却剤の温度プロファイルは、プレート型熱交換器３０の第３の実施形態における冷却剤の温度プロファイルに対応する。
【００５５】
突出部Ａでの有効温度差は、Δｔｌｏｇで５．６４Ｋであり、突出部Ｂの領域での有効温度差は、Δｔｌｏｇで４．６３Ｋである。
【００５６】
図９に示される実施形態において、冷却液室４６の流れダクト７０は、中間壁６６を必要としない。したがって、必要なのは、冷却剤室４４に中間壁６６を設けることである。中間壁６６は、よって、プレート型熱交換器３０における１つおきの室にのみ必要であり、このことは、プレート型熱交換器３０の設計を簡潔にする。
【００５７】
プレート型熱交換器３０を二次回路１４に接続するための、様々な接続変形が、図１０、図１１および図１２において提供される。
【００５８】
図１０は、プレート型熱交換器３０の斜視図を示しており、ここで、膨張弁２８は、プレート型熱交換器３０の左側の下部に設けられる。膨張弁２８の空間要件により、冷却液用の流出接続５５は、積層方向４２で膨張弁２８の反対側に位置する側面のみにおいて、プレート型熱交換器３０の主範囲方向５８での同一端にあることが可能である。主範囲方向５８で上部に位置する流入接続５３は、図１０に点線で示すように、積層方向４２に対して反対側の側面において、流出接続５５と積層方向４２で同一側面に位置することができる。
【００５９】
図１１に示されるプレート型熱交換器３０において、追加的な端プレート５６が側面に設けられ、積層方向４２でのプレート型熱交換器３０の膨張弁２８の反対側に位置する。端プレート５６は、冷却液用に、点線で示された流れダクトを形成し、この流れダクトは、熱交換プレート４０の共通の流出接続５５を、二次回路１２の冷却液システム用の接続７２に接続する。こうすることにより、冷却液室４６の共通の流入および流出接続５３，５５が、主範囲方向５８でのプレート型熱交換器３０の両端に位置するにもかかわらず、プレート型熱交換器３０の主範囲方向５８での同一端に、二次回路１４のラインシステムのそれぞれを設けることが可能となる。
【００６０】
図１２は、類似の実施形態を示し、ここで、二次回路１４の冷却液接続は、積層方向４２において、プレート型熱交換器３０の表面の両側に位置する。
【００６１】
次いで、図１３は、プレート型熱交換器３０の実施形態を表し、ここで、熱交換プレート４０は、それぞれ、平らな設計であり、壁要素７４によって離間され、冷却剤室４４と冷却液室４６とを形成する。さらなる壁要素が、中間壁６６を形成し、中間壁は、隣接する熱交換プレート４０を接続する。
【００６２】
図１４は、プレート型熱交換器３０のさらなる実施形態を示し、ここで、いずれの場合でも、２つの隣接する熱交換プレート４０は、成形部７６を有し、この成形部は、共に、冷却液室４６の中間壁６６を形成する。冷却剤室４４の中間壁６６は、対照的に、図１３と類似する態様で、隣接する熱交換プレート４０を互いに接続する壁要素によって形成される。
【００６３】
冷却剤室４４または冷却液室４６を、図６〜図９において突出部ＡおよびＢに沿って走る小さな並列ダクトに分割するインサート７８が、図１３および図１４において、冷却剤室４４と冷却液室４６とに設けられる。
【００６４】
図１５は、図２に係るプレート型熱交換器３０の詳細の図を示し、ここで、接続構成要素６２の領域に、スロットル方向８０が設けられる。図１５に示される実施形態において、スロットル装置８０は、接続フランジから、少なくとも部分的に１つまたは複数の冷却剤室４４へと突出する、調整された直径を有するパイプである。スロットル装置８０の前方に、フィルタ８２が設けられる。
【００６５】
図１６ａは、簡素な設計の冷却剤分配器８１の実施形態を示しており、ここで、冷却剤室４４の共通の流入接続４９に、スロットル装置８０と比べて相対的に大きい開口が設けられ、この開口は、高圧と低圧との間での全体的な圧力差の一部のみを生じさせ、圧力差の残りは、膨張弁２８によって補償される。
【００６６】
図１６ｂは、冷却剤室４４の共通の流入接続４９内に延びる、調整された直径を持つパイプを有する、冷却剤分配器の実施形態を示す。
【００６７】
冷却剤が、減少された開口８１または調整された直径を持つパイプを出る際、冷却剤相の混合物が渦を巻き、ここで、混合物の均質化が生じ、多数の冷却剤室４４の間でのより均一な分配が可能となる。このようにして、全ての冷却剤室４４での均一な冷却性能が達成される。
【００６８】
図１６ｃは、プレート型熱交換器３０の多数の冷却剤室４４の間で、冷却剤相混合物の均質な分配を可能にする、分配インサートの形態の冷却剤分配器８１を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６ａ】
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【図１６ｂ】
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【図１６ｃ】
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【国際調査報告】
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