JP2000052753A - 自動車の利用空間の暖房及び冷房装置及び方法 - Google Patents
自動車の利用空間の暖房及び冷房装置及び方法Info
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- F25B2309/061—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide with cycle highest pressure above the supercritical pressure
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 自動車の冷媒回路を介して利用空間の空気へ
伝達可能な熱出力を全体として始動直後に高め、暖房及
び冷房装置の効率を高め、その反応時間を短縮する。 【構成】 内燃機関の自動車暖房及び冷房装置は、圧縮
機２、周囲熱交換器１０、少くとも１つの膨張装置８、
内部空間熱交換回路を持つ。暖房運転では、冷媒は圧縮
機２及び内部空間熱交換器６を通して導かれる。冷媒
は、膨張装置にて圧縮機への冷媒吸入温度より下にある
温度まで膨張し、周囲熱交換器にて暖かい周囲空気、排
気ガス熱交換器１３で内燃機関１の排気ガスの作用を受
け、圧縮される。冷房運転では、冷媒は、周囲熱換器１
０の冷たい周囲空気の作用を受け、膨張装置の利用空間
空気温度より下の温度まで膨張し、利用空間空気が内部
空間熱交換器６の冷たい冷媒の作用を受ける。
伝達可能な熱出力を全体として始動直後に高め、暖房及
び冷房装置の効率を高め、その反応時間を短縮する。 【構成】 内燃機関の自動車暖房及び冷房装置は、圧縮
機２、周囲熱交換器１０、少くとも１つの膨張装置８、
内部空間熱交換回路を持つ。暖房運転では、冷媒は圧縮
機２及び内部空間熱交換器６を通して導かれる。冷媒
は、膨張装置にて圧縮機への冷媒吸入温度より下にある
温度まで膨張し、周囲熱交換器にて暖かい周囲空気、排
気ガス熱交換器１３で内燃機関１の排気ガスの作用を受
け、圧縮される。冷房運転では、冷媒は、周囲熱換器１
０の冷たい周囲空気の作用を受け、膨張装置の利用空間
空気温度より下の温度まで膨張し、利用空間空気が内部
空間熱交換器６の冷たい冷媒の作用を受ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１の上位概
念に記載の自動車の利用空間の暖房及び冷房装置、及び
請求項１１の上位概念に記載の装置の運転方法に関す
る。
念に記載の自動車の利用空間の暖房及び冷房装置、及び
請求項１１の上位概念に記載の装置の運転方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ドイツ連邦共和国特許出願公開第３３１
８０２５号明細書から、蒸発器を持つ自動車用の上述し
た種類の装置が公知であり、この装置は内燃機関の排気
ガスで加熱される。蒸発器は膨張弁と直列接続され、内
燃機関の廃熱が所定の値を持つまで、膨張弁が作用す
る。更にこの空調装置には圧縮機が設けられて、膨張弁
の有効断面の変化により、零とは異なる値へ回転数を減
少せしめられる。この空調装置では、暖房運転は３つの
段階で行われる。自動車の始動直後の第１の段階では圧
縮機を圧縮し、四方弁を経て冷媒を蒸発器へ供給し、そ
こで冷媒から利用空間へ流入する利用空間空気への熱伝
達が行われる。内燃機関の充分な廃熱により、排気ガス
熱交換器を含むバイパス導管が、三方弁の切換えにより
導通せしめられる。それにより内燃機関の廃熱が、内部
空間の加熱に必要な熱を供給する。それに続いて空気−
冷媒熱交換器により普通の暖房運転が行われ、この熱交
換器へ内燃機関の冷媒が供給される。この第３の段階に
おいて、バイパス導管が再び遮断される。その際まず膨
張弁が閉じられ、バイパス導管にある冷媒が圧縮機によ
り排出される。
８０２５号明細書から、蒸発器を持つ自動車用の上述し
た種類の装置が公知であり、この装置は内燃機関の排気
ガスで加熱される。蒸発器は膨張弁と直列接続され、内
燃機関の廃熱が所定の値を持つまで、膨張弁が作用す
る。更にこの空調装置には圧縮機が設けられて、膨張弁
の有効断面の変化により、零とは異なる値へ回転数を減
少せしめられる。この空調装置では、暖房運転は３つの
段階で行われる。自動車の始動直後の第１の段階では圧
縮機を圧縮し、四方弁を経て冷媒を蒸発器へ供給し、そ
こで冷媒から利用空間へ流入する利用空間空気への熱伝
達が行われる。内燃機関の充分な廃熱により、排気ガス
熱交換器を含むバイパス導管が、三方弁の切換えにより
導通せしめられる。それにより内燃機関の廃熱が、内部
空間の加熱に必要な熱を供給する。それに続いて空気−
冷媒熱交換器により普通の暖房運転が行われ、この熱交
換器へ内燃機関の冷媒が供給される。この第３の段階に
おいて、バイパス導管が再び遮断される。その際まず膨
張弁が閉じられ、バイパス導管にある冷媒が圧縮機によ
り排出される。
【０００３】しかしこの公知の装置の欠点は、空調装置
の３段階の暖房運転が高い構造費及び調整技術費を必要
とすることである。
の３段階の暖房運転が高い構造費及び調整技術費を必要
とすることである。
【０００４】更にドイツ連邦共和国特許第３４４３８９
９号明細書から、内燃機関により駆動される自動車の利
用空間の暖房及び冷房装置が公知である。この公知の装
置では、利用空間空気を加熱する時、圧縮機の後で冷媒
が、冷媒切換え器を経て、凝縮器及び膨張装置を含みか
つ並列接続されるバイパス導管へ導かれる。このバイパ
ス導管にある熱交換器において、閉じられる中間空気回
路により、冷媒が中間空気によって加熱される。中間空
気回路の熱交換器において、送風機により送られる中間
空気が内燃機関の排気ガス流により加熱される。
９号明細書から、内燃機関により駆動される自動車の利
用空間の暖房及び冷房装置が公知である。この公知の装
置では、利用空間空気を加熱する時、圧縮機の後で冷媒
が、冷媒切換え器を経て、凝縮器及び膨張装置を含みか
つ並列接続されるバイパス導管へ導かれる。このバイパ
ス導管にある熱交換器において、閉じられる中間空気回
路により、冷媒が中間空気によって加熱される。中間空
気回路の熱交換器において、送風機により送られる中間
空気が内燃機関の排気ガス流により加熱される。
【０００５】上述した装置の複雑さのほかの欠点は、熱
伝達のため補助流量が加熱されねばならず、熱の一部し
か利用可能に熱伝達されないことである。更に効率を最
適化される機関における排気ガス中の僅かな熱が、不可
避な伝達損失により更に減少せしめられ、付加的に関与
する構成部品の熱的質量のため、遅れてしか伝達されな
い。
伝達のため補助流量が加熱されねばならず、熱の一部し
か利用可能に熱伝達されないことである。更に効率を最
適化される機関における排気ガス中の僅かな熱が、不可
避な伝達損失により更に減少せしめられ、付加的に関与
する構成部品の熱的質量のため、遅れてしか伝達されな
い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の基礎に
なっている課題は、冷媒回路を介して利用空間空気へ伝
達される熱出力を、車両に特に燃料消費を最適化される
車両例えばデイーゼル車両において、全体としてかつ始
動直後に高め、暖房及び冷房装置の効率を高め、その反
応時間を短くすることである。
なっている課題は、冷媒回路を介して利用空間空気へ伝
達される熱出力を、車両に特に燃料消費を最適化される
車両例えばデイーゼル車両において、全体としてかつ始
動直後に高め、暖房及び冷房装置の効率を高め、その反
応時間を短くすることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によればこの課題
は、装置に関する請求項１の特徴により、また方法に関
する請求項１１の特徴により解決される。
は、装置に関する請求項１の特徴により、また方法に関
する請求項１１の特徴により解決される。
【０００８】自動車の利用空間の暖房に装置を使用する
際、冷媒は、有利なように順次に、膨張装置において、
圧縮機への冷媒の吸入温度より下の温度まで膨張せしめ
られ、周囲熱交換器において周囲空気の作用を受け、排
気ガス熱交換器において内燃機関の排気ガスで加熱さ
れ、圧縮機において圧縮され、内部空間熱交換器におい
て冷たい車両内部空間空気の作用を受け、車両内部空間
が、内部空間熱交換器で加熱される車両内部空間空気に
より加熱される。
際、冷媒は、有利なように順次に、膨張装置において、
圧縮機への冷媒の吸入温度より下の温度まで膨張せしめ
られ、周囲熱交換器において周囲空気の作用を受け、排
気ガス熱交換器において内燃機関の排気ガスで加熱さ
れ、圧縮機において圧縮され、内部空間熱交換器におい
て冷たい車両内部空間空気の作用を受け、車両内部空間
が、内部空間熱交換器で加熱される車両内部空間空気に
より加熱される。
【０００９】構成部分の本発明による直列接続によっ
て、熱力学的循環過程が可能になり、内燃機関のほぼす
べての運転状態で暖房出力及び冷房出力を充分な程度で
利用することができる。その際冷媒の質量流量は圧縮機
により必要な暖房出力又は冷房出力に応じて調整され
て、内部空間熱交換器において、吸収又は排出すべき出
力のために必要な冷媒の質量流量が利用可能である。
て、熱力学的循環過程が可能になり、内燃機関のほぼす
べての運転状態で暖房出力及び冷房出力を充分な程度で
利用することができる。その際冷媒の質量流量は圧縮機
により必要な暖房出力又は冷房出力に応じて調整され
て、内部空間熱交換器において、吸収又は排出すべき出
力のために必要な冷媒の質量流量が利用可能である。
【００１０】冷媒の質量流量は回路の圧力とは充分無関
係なので、小さいか大きい所要出力でも、常に高い効率
の範囲で装置を運転することができる。従って暖房出力
又は冷房出力の調整範囲は、０から技術的に有効な範囲
内で達成可能な値まで、装置の高い効率で得られる。
係なので、小さいか大きい所要出力でも、常に高い効率
の範囲で装置を運転することができる。従って暖房出力
又は冷房出力の調整範囲は、０から技術的に有効な範囲
内で達成可能な値まで、装置の高い効率で得られる。
【００１１】本発明による方法によって、冷媒の質量流
量は、要求される暖房出力及び与えられる周囲の熱量及
び内燃機関の廃熱に応じて、必要に合わせて変化され、
それにより夏季における冷房のため固定的に設けられる
空調装置が、冷たい日における自動車の内部空間の暖房
に簡単に利用可能になる。
量は、要求される暖房出力及び与えられる周囲の熱量及
び内燃機関の廃熱に応じて、必要に合わせて変化され、
それにより夏季における冷房のため固定的に設けられる
空調装置が、冷たい日における自動車の内部空間の暖房
に簡単に利用可能になる。
【００１２】本発明の有利な発展及び構成は、従属請求
項及び図面に基いて以下に説明される実施例から明らか
になる。
項及び図面に基いて以下に説明される実施例から明らか
になる。
【００１３】
【実施例】図１には、内燃機関を持つ自動車の利用空間
の暖房及び冷房装置の概略図が示され、実線の矢印は暖
房運転のための冷媒の流れ方向を示し、破線の矢印は冷
房運転のための流れ方向を示している。
の暖房及び冷房装置の概略図が示され、実線の矢印は暖
房運転のための冷媒の流れ方向を示し、破線の矢印は冷
房運転のための流れ方向を示している。
【００１４】暖房運転中冷媒が圧縮機２により圧縮さ
れ、冷媒導管３を経て、暖房運転又は冷房運転用のモー
ド切換え器として構成されている３ポート２位置切換え
弁４へ達する。暖房運転の際冷媒は導管５を経て内部空
間熱交換器６へ導かれ、そこで内部空間熱交換器６を通
って利用空間へ流入する冷たい利用空間空気の作用を受
ける。冷媒は内部空間熱交換器６から冷媒導管７を経て
膨張装置８へ流れる。そこから冷媒は導管９を通って周
囲熱交換器１０へ流れ、周囲空気の作用を受ける。周囲
熱交換器１０において冷媒は周囲空気により暖められ、
続いて冷媒導管１１及び３ポート２位置切換え弁１２を
経て排気ガス熱交換器１３へ流れる。そこで冷媒は内燃
機関１の高温排気ガスの作用を受け、再び暖まる。排気
ガス熱交換器１３から冷媒は、回路弁として構成される
３ポート２位置切換え弁１４及び冷媒導管１５を経て再
び圧縮機２へ達し、それにより循環過程が閉じられる。
れ、冷媒導管３を経て、暖房運転又は冷房運転用のモー
ド切換え器として構成されている３ポート２位置切換え
弁４へ達する。暖房運転の際冷媒は導管５を経て内部空
間熱交換器６へ導かれ、そこで内部空間熱交換器６を通
って利用空間へ流入する冷たい利用空間空気の作用を受
ける。冷媒は内部空間熱交換器６から冷媒導管７を経て
膨張装置８へ流れる。そこから冷媒は導管９を通って周
囲熱交換器１０へ流れ、周囲空気の作用を受ける。周囲
熱交換器１０において冷媒は周囲空気により暖められ、
続いて冷媒導管１１及び３ポート２位置切換え弁１２を
経て排気ガス熱交換器１３へ流れる。そこで冷媒は内燃
機関１の高温排気ガスの作用を受け、再び暖まる。排気
ガス熱交換器１３から冷媒は、回路弁として構成される
３ポート２位置切換え弁１４及び冷媒導管１５を経て再
び圧縮機２へ達し、それにより循環過程が閉じられる。
【００１５】膨張装置８において冷媒が周囲温度より下
にある温度まで膨張せしめられると、周囲熱交換器１０
を通って流れる周囲空気を、その飽和温度より下の温度
まで冷却することができる。この場合周囲空気に含まれ
ている水分が、周囲熱交換器１０の所で凝縮する。冷媒
の温度が水分の昇華線より下にあると、水分は固体状態
へ移行し、即ち周囲熱交換器１０の凍結が起こる。この
現象を防止するため、３ポート２位置切換え弁１２を経
てバイパス導管１６が開かれ、導管１１が閉じられるの
で、冷媒はもはや周囲熱交換器１０を通って流れない。
にある温度まで膨張せしめられると、周囲熱交換器１０
を通って流れる周囲空気を、その飽和温度より下の温度
まで冷却することができる。この場合周囲空気に含まれ
ている水分が、周囲熱交換器１０の所で凝縮する。冷媒
の温度が水分の昇華線より下にあると、水分は固体状態
へ移行し、即ち周囲熱交換器１０の凍結が起こる。この
現象を防止するため、３ポート２位置切換え弁１２を経
てバイパス導管１６が開かれ、導管１１が閉じられるの
で、冷媒はもはや周囲熱交換器１０を通って流れない。
【００１６】図２には、図１による自動車の利用空間の
暖房及び冷房装置の別の実施例が示されている。この実
施例では、圧縮される冷媒は圧縮機２の後で４ポート２
位置切換え弁１７を通り、この切換え弁１７により、そ
れぞれの運転状態即ち暖房又は冷房に必要な冷媒の流路
が設定される。
暖房及び冷房装置の別の実施例が示されている。この実
施例では、圧縮される冷媒は圧縮機２の後で４ポート２
位置切換え弁１７を通り、この切換え弁１７により、そ
れぞれの運転状態即ち暖房又は冷房に必要な冷媒の流路
が設定される。
【００１７】実線は暖房運転のための冷媒の流れ方向を
示し、破線は冷房運転のための流れ方向を示している。
示し、破線は冷房運転のための流れ方向を示している。
【００１８】暖房運転中冷媒はまず放熱しながら内部熱
交換器６を通って流れ、それから膨張装置８において周
囲温度より下にある温度まで膨張せしめられて、続いて
周囲熱交換器１０及び排気ガス熱交換器１３において暖
められる。そこから冷媒は逆止弁１８を通って圧縮機２
の吸入範囲へ流入する。
交換器６を通って流れ、それから膨張装置８において周
囲温度より下にある温度まで膨張せしめられて、続いて
周囲熱交換器１０及び排気ガス熱交換器１３において暖
められる。そこから冷媒は逆止弁１８を通って圧縮機２
の吸入範囲へ流入する。
【００１９】回路構成部分における圧力損失のため、逆
止弁１９の遮断側には、その流通側におけるより低い圧
力はかからず、従ってばねとして構成可能な図示しない
素子の閉鎖作用のため逆止弁１９は閉じられたままであ
る。３ポート２位置切換え回路弁２０は、その初期位置
で冷媒の上述した循環を可能にする。
止弁１９の遮断側には、その流通側におけるより低い圧
力はかからず、従ってばねとして構成可能な図示しない
素子の閉鎖作用のため逆止弁１９は閉じられたままであ
る。３ポート２位置切換え回路弁２０は、その初期位置
で冷媒の上述した循環を可能にする。
【００２０】３ポート２位置切換え回路弁２０が切換え
られると、冷媒は周囲熱交換器１０の前で直接排気ガス
熱交換器１３へ導かれ、圧縮機２により吸入される。
られると、冷媒は周囲熱交換器１０の前で直接排気ガス
熱交換器１３へ導かれ、圧縮機２により吸入される。
【００２１】この場合逆止弁１９の圧力差は、排気ガス
熱交換器１３に冷媒が通るのを保証するのに充分であ
る。
熱交換器１３に冷媒が通るのを保証するのに充分であ
る。
【００２２】冷房運転中冷媒は、圧縮機２による初期位
置にある４ポート２位置切換え弁１７及び逆止弁１９を
経て周囲熱交換器１０へ流入し、そこで冷たい周囲空気
の作用を受ける。それから冷媒は膨張装置８を通って流
れ、そこで膨張せしめられ、内部空間熱交換器６におい
て、利用空間へ供給すべき暖かい利用空間空気の作用を
受ける。暖められた冷媒はそれから圧縮機２へ流れ、そ
こで再び圧縮され、それにより冷媒回路が閉じられる。
置にある４ポート２位置切換え弁１７及び逆止弁１９を
経て周囲熱交換器１０へ流入し、そこで冷たい周囲空気
の作用を受ける。それから冷媒は膨張装置８を通って流
れ、そこで膨張せしめられ、内部空間熱交換器６におい
て、利用空間へ供給すべき暖かい利用空間空気の作用を
受ける。暖められた冷媒はそれから圧縮機２へ流れ、そ
こで再び圧縮され、それにより冷媒回路が閉じられる。
【００２３】逆止弁１８の流通側の圧力が圧力損失のた
め遮断側の圧力より低いことによって、逆止弁１８を介
する冷媒回路の許されない接続が防止される。
め遮断側の圧力より低いことによって、逆止弁１８を介
する冷媒回路の許されない接続が防止される。
【００２４】図３には、図１及び２による自動車の利用
空間の暖房及び冷房装置の別の実施例が示されている。
弁２１は、導通位置で排気ガス熱交換器１３へのバイパ
ス導管２２を開く。周囲熱交換器１０における圧力損失
のため、小さい割合の冷媒だけがこの周囲熱交換器１０
を通って流れるので、冷媒の大部分が膨張装置８から直
接排気ガス熱交換器１３へ達し、高い空気湿度及び／又
は低い温度を持つ日中に冷媒が冷却されないか、又は熱
吸収のため効率の悪い圧縮機出力吸収を行う低い圧力ま
で冷媒が膨張せしめられる必要がない。
空間の暖房及び冷房装置の別の実施例が示されている。
弁２１は、導通位置で排気ガス熱交換器１３へのバイパ
ス導管２２を開く。周囲熱交換器１０における圧力損失
のため、小さい割合の冷媒だけがこの周囲熱交換器１０
を通って流れるので、冷媒の大部分が膨張装置８から直
接排気ガス熱交換器１３へ達し、高い空気湿度及び／又
は低い温度を持つ日中に冷媒が冷却されないか、又は熱
吸収のため効率の悪い圧縮機出力吸収を行う低い圧力ま
で冷媒が膨張せしめられる必要がない。
【００２５】緩衡容器２３において、暖房又は冷房の運
転モードに応じて、冷媒の貯蔵能力にため、高圧及び低
圧側の異なる体積の冷媒充填が保証され、また放熱及び
蒸発の際の温度に応じて、圧縮機２における充分な吸入
圧力が保証される。同時に緩衡容器２３は、少ない所要
冷房出力従って高圧側における低い圧力において、回路
からの過剰な冷媒を集める。更に緩衡容器２３に、回路
に存在する水分を吸収する吸着材が設けられている。
転モードに応じて、冷媒の貯蔵能力にため、高圧及び低
圧側の異なる体積の冷媒充填が保証され、また放熱及び
蒸発の際の温度に応じて、圧縮機２における充分な吸入
圧力が保証される。同時に緩衡容器２３は、少ない所要
冷房出力従って高圧側における低い圧力において、回路
からの過剰な冷媒を集める。更に緩衡容器２３に、回路
に存在する水分を吸収する吸着材が設けられている。
【００２６】図４には排気ガス熱交換器１３が示されて
いる。排気ガス熱交換器１３の構造的構成において、冷
媒導管２４はらせん状に排気ガス導管２５の外側に設け
られている。排気ガス熱交換器１３は向流熱交換器とし
て有利に構成され、冷媒の流れ方向は排気ガス熱交換器
１３の入口に符号Ａを持つ矢印により示され、出口に符
号Ｂを持つ矢印により示されている。冷媒に対して向流
で導かれる内燃機関１の排気ガスの流れ方向は、熱交換
する範囲の入口に矢印Ｃにより示され、その出口に矢印
Ｄにより示されている。排気ガスと冷媒が向流で導かれ
ることの利点は、全熱交換中に両方の媒体の間にできる
だけ大きい温度差が常に存在し、従って排気ガス熱交換
器１３の良好な交換度が得られることである。
いる。排気ガス熱交換器１３の構造的構成において、冷
媒導管２４はらせん状に排気ガス導管２５の外側に設け
られている。排気ガス熱交換器１３は向流熱交換器とし
て有利に構成され、冷媒の流れ方向は排気ガス熱交換器
１３の入口に符号Ａを持つ矢印により示され、出口に符
号Ｂを持つ矢印により示されている。冷媒に対して向流
で導かれる内燃機関１の排気ガスの流れ方向は、熱交換
する範囲の入口に矢印Ｃにより示され、その出口に矢印
Ｄにより示されている。排気ガスと冷媒が向流で導かれ
ることの利点は、全熱交換中に両方の媒体の間にできる
だけ大きい温度差が常に存在し、従って排気ガス熱交換
器１３の良好な交換度が得られることである。
【００２７】排気ガス熱交換器１３のらせん状冷媒導管
２４は、排気ガス導管２５に設けられる図示しない排気
ガス浄化装置の範囲に、又は排気ガスの変換を妨げない
ように排気ガス浄化装置の下流に設けられている。
２４は、排気ガス導管２５に設けられる図示しない排気
ガス浄化装置の範囲に、又は排気ガスの変換を妨げない
ように排気ガス浄化装置の下流に設けられている。
【００２８】図５には、更に排気ガスから冷媒へ伝達さ
れる熱量の調整装置２６を持つ排気ガス熱交換器１３が
示されている。調整装置２６は、走行風の入口開口２８
を持ちかつ排気ガス導管２５を包囲する管２７により構
成され、この管２７は、その出口で走行風の動圧を受け
るように、流れ方向に広がるその断面を閉鎖可能であ
る。こうして排気ガスから冷媒への伝達可能な熱量が調
整可能である。即ち排気ガスが定常運転に比較して低い
温度を持つ自動車の始動直後に、調整装置２６の出口２
９を閉鎖し、それにより周りを流れる冷たい周囲空気に
よる冷媒導管２４内の冷媒の冷却を防止することが可能
である。他方定常運転状態において、入口開口２８を通
って流入する周囲空気が冷媒導管２４を越えて流れ、そ
れにより出口２９を経て熱を排出する。
れる熱量の調整装置２６を持つ排気ガス熱交換器１３が
示されている。調整装置２６は、走行風の入口開口２８
を持ちかつ排気ガス導管２５を包囲する管２７により構
成され、この管２７は、その出口で走行風の動圧を受け
るように、流れ方向に広がるその断面を閉鎖可能であ
る。こうして排気ガスから冷媒への伝達可能な熱量が調
整可能である。即ち排気ガスが定常運転に比較して低い
温度を持つ自動車の始動直後に、調整装置２６の出口２
９を閉鎖し、それにより周りを流れる冷たい周囲空気に
よる冷媒導管２４内の冷媒の冷却を防止することが可能
である。他方定常運転状態において、入口開口２８を通
って流入する周囲空気が冷媒導管２４を越えて流れ、そ
れにより出口２９を経て熱を排出する。
【００２９】図６には膨張装置８の構造の実施例が示さ
れている。ここには２つの並列に導かれる冷媒導管３０
及び３１が示され、それぞれ直列接続される膨張弁３２
又は３３及び逆止弁３４又は３５を含んでいる。暖房運
転中に冷媒導管３０内の冷媒が膨張弁３２において膨張
せしめられ、それから逆止弁３４を通って流れる。これ
に反し冷媒導管３１は逆止弁３５の作用により冷媒を通
さず、従って遮断装置として作用する。図１に破線によ
り示されている冷房運転では、膨張弁３２及び逆止弁３
４を持つ冷媒導管３０は遮断装置として作用し、冷媒導
管３１において膨張弁３３により冷媒が膨張せしめられ
る。
れている。ここには２つの並列に導かれる冷媒導管３０
及び３１が示され、それぞれ直列接続される膨張弁３２
又は３３及び逆止弁３４又は３５を含んでいる。暖房運
転中に冷媒導管３０内の冷媒が膨張弁３２において膨張
せしめられ、それから逆止弁３４を通って流れる。これ
に反し冷媒導管３１は逆止弁３５の作用により冷媒を通
さず、従って遮断装置として作用する。図１に破線によ
り示されている冷房運転では、膨張弁３２及び逆止弁３
４を持つ冷媒導管３０は遮断装置として作用し、冷媒導
管３１において膨張弁３３により冷媒が膨張せしめられ
る。
【００３０】図７は図６に示す並列な冷媒導管３０及び
３１の変形例として、膨張弁３２又は３３及び逆止弁３
４又は３５を構造単位として示している。従ってこれら
の複合膨張兼逆止弁３６又は３７は、図１の原理図によ
る膨張装置８として前述したように構造を空間的に分離
されている膨張弁３２又は３３及び逆止弁３４又は３５
と同じ機能を引き受ける。
３１の変形例として、膨張弁３２又は３３及び逆止弁３
４又は３５を構造単位として示している。従ってこれら
の複合膨張兼逆止弁３６又は３７は、図１の原理図によ
る膨張装置８として前述したように構造を空間的に分離
されている膨張弁３２又は３３及び逆止弁３４又は３５
と同じ機能を引き受ける。
【００３１】図８では膨張装置８が、構造単位として構
成される複合膨張弁４０を含む冷媒導管３８及び３９を
持ち、この膨張弁４０は、暖房運転において冷媒の流れ
方向に冷媒を膨張させ、冷房運転において同様に冷媒を
その流れ方向に膨張させる。
成される複合膨張弁４０を含む冷媒導管３８及び３９を
持ち、この膨張弁４０は、暖房運転において冷媒の流れ
方向に冷媒を膨張させ、冷房運転において同様に冷媒を
その流れ方向に膨張させる。
【００３２】内燃機関１により駆動される自動車の利用
空間の暖房及び冷房方法により、暖房運転において冷媒
は、膨張装置８において、圧縮機２の冷媒の吸入温度よ
り下にある温度まで膨張せしめられ、周囲熱交換器１０
において暖かい周囲空気の作用を受け、排気ガス熱交換
器１３において内燃機関１の排気ガスで暖められ、圧縮
機２において圧縮され、内部空間熱交換器６において冷
たい車両内部空間空気で冷却され、それにより車両内部
空間を暖める。
空間の暖房及び冷房方法により、暖房運転において冷媒
は、膨張装置８において、圧縮機２の冷媒の吸入温度よ
り下にある温度まで膨張せしめられ、周囲熱交換器１０
において暖かい周囲空気の作用を受け、排気ガス熱交換
器１３において内燃機関１の排気ガスで暖められ、圧縮
機２において圧縮され、内部空間熱交換器６において冷
たい車両内部空間空気で冷却され、それにより車両内部
空間を暖める。
【００３３】冷房運転において冷媒は、周囲空気熱交換
器１０において冷たい周囲空気の作用を受け、膨張装置
８において利用空間空気温度より低い温度まで膨張せし
められ、利用空間の空気は内部空間熱交換器６において
冷たい冷媒の作用を受ける。
器１０において冷たい周囲空気の作用を受け、膨張装置
８において利用空間空気温度より低い温度まで膨張せし
められ、利用空間の空気は内部空間熱交換器６において
冷たい冷媒の作用を受ける。
【００３４】特に適した冷媒として、環境に合い不燃性
で無毒の二酸化炭素（ＣＯ２）がよいことがわかった。
更にＣＯ２は、暖房及び冷房装置において同じ能力で他
の冷媒に比較して少ない循環質量流量しか必要としない
高い体積当り冷却出力を持っている。
で無毒の二酸化炭素（ＣＯ２）がよいことがわかった。
更にＣＯ２は、暖房及び冷房装置において同じ能力で他
の冷媒に比較して少ない循環質量流量しか必要としない
高い体積当り冷却出力を持っている。
【図１】自動車の利用空間の暖房及び冷房装置の回路図
である。
である。
【図２】図１による自動車の利用空間の暖房及び冷房装
置の別の実施例の回路図である。
置の別の実施例の回路図である。
【図３】図１による自動車の利用空間の暖房及び冷房装
置の別の実施例の回路図である。
置の別の実施例の回路図である。
【図４】排気ガス導管に沿ってらせん状に設けられる冷
媒導管を持つ排気ガス熱交換器の側面図である。
媒導管を持つ排気ガス熱交換器の側面図である。
【図５】包囲する管として示される調整装置を持つ排気
ガス熱交換器の側面図である。
ガス熱交換器の側面図である。
【図６】それぞれ膨張弁及び逆止弁を含む２つの並列な
冷媒導管を持つ膨張装置の実施例の構成図である。
冷媒導管を持つ膨張装置の実施例の構成図である。
【図７】それぞれ膨張弁及び逆止弁を構造単位として含
む２つの並列な冷媒導管を持つ膨張装置の実施例の別の
構成図である。
む２つの並列な冷媒導管を持つ膨張装置の実施例の別の
構成図である。
【図８】構造単位として構成される複合膨張弁を含む膨
張装置の別の実施例の構成図である。
張装置の別の実施例の構成図である。
１ 内燃機関 ２ 圧縮機 ６ 内部空間熱交換器 ８ 膨張装置 １０ 周囲熱交換器 １３ 排気ガス熱交換器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クラウス・スクピン ドイツ連邦共和国ノツツインゲン・ロツセ ンヴアルデル・シユトラーセ50 (72)発明者 ユルゲン・ヴエルテンバツハ ドイツ連邦共和国フエルバツハ・ハインリ ヒ−ハイネ−シユトラーセ２
Claims (13)
- 【請求項１】 内燃機関により駆動される自動車の利用
空間の暖房及び冷房装置が、圧縮機、周囲熱交換器、少
なくとも１つの膨張装置、内部空間熱交換器、及び内燃
機関の排気ガスにより加熱可能な排気ガス熱交換器を含
む冷媒回路を持ち、暖房運転の際冷媒が、圧縮機を通り
かつ圧縮機の後に接続される内部空間熱交換器を通って
放熱しながら導かれるものにおいて、 暖房のため圧縮機（２）、内部空間熱交換器（６）、膨
張装置（８）、周囲熱交換器（１０）及び排気ガス熱交
換器（１３）が直列に接続されて、冷媒が、膨張装置
（８）において圧縮機（２）への冷媒の吸入温度より下
の温度まで膨張可能であり、周囲加熱器（１０）におい
て暖かい周囲空気の作用を受けることができ、排気ガス
熱交換器（１３）において内燃機関（１）の排気ガスで
加熱可能であり、かつ圧縮機（２）において圧縮可能で
あり、 冷房のため、圧縮機（２）、周囲熱交換器（１０）、膨
張装置（８）及び内部空間熱交換器（６）が直列に接続
され、冷媒が、周囲熱交換器（１０）において冷たい周
囲空気の作用を受けることができ、膨張装置（８）にお
いて利用空間空気温度より下の温度まで膨張可能であ
り、利用空間空気が内部空間熱交換器（６）において冷
媒の作用をうけることができることを特徴とする、自動
車の利用空間の暖房及び冷房装置。 - 【請求項２】 膨張装置（８）と排気ガス熱交換器（１
３）との間に遮断可能なバイパス導管（１６）が設けら
れて、冷媒が周囲熱交換器（１０）を迂回して直接排気
ガス熱交換器（１３）へ導入可能になっていることを特
徴とする、請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】 排気ガス熱交換器（１３）が、らせん状
に排気ガス導管（２５）の外側又は内側に設けられる冷
媒導管（２４）を持っていることを特徴とする、請求項
１又は２に記載の装置。 - 【請求項４】 排気ガス熱交換器（１３）が向流熱交換
器として構成されていることを特徴とする、請求項１〜
３の１つに記載の装置。 - 【請求項５】 排気ガス熱交換器（１３）のらせん状冷
媒導管（２４）が、排気ガス導管（２５）に設けられる
排気ガス浄化装置の範囲又はその下流に設けられている
ことを特徴とする、請求項３又は４に記載の装置。 - 【請求項６】 排気ガス熱交換器（１３）が、排気ガス
から冷媒へ伝熱すべき熱量用の調整装置（２６）を持っ
ていることを特徴とする、請求項１〜５の１つに記載の
装置。 - 【請求項７】 調整装置（２６）が、排気ガス導管（２
５）及びらせん状冷媒導管（２４）を包囲する管（２
７）として構成され、この管（２７）が走行風用の入口
開口（２８）を持ち、流れ方向に広がるその断面を閉鎖
可能にされて、管（２７）がその出口（２９）において
走行風の動圧を受けるようになっていることを特徴とす
る、請求項６に記載の装置。 - 【請求項８】 膨張装置（８）が、冷媒回路にある第１
の冷媒導管（３０）及びこれに対して並列に接続される
第２の冷媒導管（３１）を持つように構成され、第１又
は第２の冷媒導管（３０又は３１）が、膨張弁（３２又
は３３）及びこれに直列接続される逆止弁（３４又は３
５）を持ち、暖房運転の際第１の冷媒導管（３０）が冷
媒膨張のために用いられ、第２の冷媒導管（３１）が遮
断装置として用いられ、また冷房運転の際第１の冷媒導
管（３０）が遮断装置として用いられ、第２の冷媒導管
（３１）が冷媒の膨張のために用いられることを特徴と
する、請求項１〜８の１つに記載の装置。 - 【請求項９】 膨張弁（３２又は３３）及び逆止弁（３
４又は３５）が、複合膨張兼逆止弁（３６又は３７）の
形の構造単位として構成されていることを特徴とする、
請求項１〜７の１つに記載の装置。 - 【請求項１０】 冷媒導管（３８又は３９）が構造単位
として構成される複合膨張弁（４０）を持ち、この複合
膨張弁（４０）が、冷媒の膨張のため両方の流れ方向に
導通可能であり、冷媒の流れ方向とは逆の方向に冷媒流
が遮断可能であるように、構成されていることを特徴と
する、請求項１〜７の１つに記載の装置。 - 【請求項１１】 圧縮機、周囲熱交換器、少なくとも１
つの膨張装置、内部空間熱交換器及び内燃機関の排気ガ
スにより加熱可能な排気ガス熱交換器を含む冷媒回路を
通して冷媒を導き、暖房運転の際冷媒を圧縮機において
圧縮しかつ加熱し、続いて内部熱交換器において冷却す
る、内燃機関により駆動される自動車の暖房及び冷房運
転方法において、 暖房のため、膨張装置（８）において圧縮機（２）への
冷媒の吸入温度より下の温度まで冷媒を膨張させ、周囲
熱交換器（１０）において周囲空気を冷媒に作用させ、
排気ガス熱交換器（１３）において内燃機関（１）の排
気ガスで冷媒を加熱し、 冷房のため、周囲空気熱交換器（１０）において冷たい
周囲空気を冷媒に作用させ、膨張装置（８）において利
用空間温度より下の温度まで冷媒を膨張させ、内部空間
熱交換器（６）において冷媒を利用空間空気に作用させ
ることを特徴とする、自動車の利用空間の暖房及び冷房
方法。 - 【請求項１２】 冷媒として、環境に合う不燃性の無毒
流体を使用することを特徴とする、請求項１１に記載の
装方法。 - 【請求項１３】 冷媒として、二酸化炭素（ＣＯ２）を
使用することを特徴とする、請求項１２に記載の装方
法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19813674.9 | 1998-03-27 | ||
| DE19813674A DE19813674C1 (de) | 1998-03-27 | 1998-03-27 | Vorrichtung und Verfahren zum Heizen und Kühlen eines Nutzraumes eines Kraftfahrzeuges |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000052753A true JP2000052753A (ja) | 2000-02-22 |
| JP3256878B2 JP3256878B2 (ja) | 2002-02-18 |
Family
ID=7862631
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12280699A Expired - Fee Related JP3256878B2 (ja) | 1998-03-27 | 1999-03-26 | 自動車の利用空間の暖房及び冷房装置及び方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6543531B1 (ja) |
| EP (1) | EP0945291B1 (ja) |
| JP (1) | JP3256878B2 (ja) |
| DE (1) | DE19813674C1 (ja) |
| ES (1) | ES2168815T3 (ja) |
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