JP2001191786A - 特に自動車等のための空調回路 - Google Patents

特に自動車等のための空調回路

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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 空調回路における、コンデンサーの出口にお
いて、冷却流体の過冷部を制御する。 【解決手段】 冷却流体が流れることができるコンプレ
ッサ１０、コンデンサ１２、減圧装置１４、蒸発器１６
を有している空調回路。コンデンサ１２は、内部熱交換
器３０の第１の分岐部２８と、第２の減圧装置３４を通
して内部熱交換器の第２の分岐部３６に接続された第２
の出口３２とを有している。第１の分岐部２８は、回路
の減圧装置１４に接続され、第２の分岐部３６は、コン
プレッサ１０の上流に接続されている。コンデンサ１
２、内部熱交換器３０、第２の減圧装置３４は、回路内
に設置することができる単一モジュール２０の形で配置
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、特に自動車車両用
の空調回路に関するものである。
【０００２】従来の空調回路には、冷却流体、一般的に
は、２つの異なる相、すなわち気体相と液体相として存
在するフッ素を含む化合物が流れている。このような回
路は、主に、コンプレッサ、コンデンサ、減圧装置、蒸
発器を備え、その順番で冷却流体が流れる。
【０００３】気体相における冷却流体は、コンプレッサ
によって圧縮され、続いて、空気の流れが通過するコン
デンサの中で液体相に変化し、次に減圧装置によって低
圧に減圧され、最後には、蒸発器の中で蒸気相に変化
し、その蒸発器を空気の流れが通り、以下同じように続
く。蒸発器内では、冷却流体は、空気の流れの熱を吸収
し、この空気の流れは、このようにして、たとえば自動
車車両の居住空間内に送られるために冷却される。
【０００４】さらに、冷却流体は、従来の空調回路の場
合のような２つの相ではなく、ただ１つの相、すなわち
気体相としてしか存在しないため、“超臨界圧”と呼ば
れるサイクルにしたがって、たとえば二酸化炭素（ＣＯ
２）のような天然の冷却流体によって作動する空調回路
も知られている。
【０００５】超臨界圧サイクルにしたがって作動する空
調回路は、主に、コンプレッサ、気体式冷却器（または
“ガスクーラー”と呼ばれる）、内部熱交換器、減圧装
置、蒸発器、アキュムレータを備えている。このように
して、従来のコンデンサに代わって、気体式冷却器が使
用され、可変高圧の下で熱を放散する。
【０００６】従来の空調回路においては、通常、コンプ
レッサとコンデンサの間に設置されたボンベ、もしくは
蒸発器とコンプレッサの間に設置されたアキュムレータ
が設けられ、そのため、コンデンサの出口において、冷
却流体の過冷却を制御することができない。
【０００７】この不都合を解消するために、過冷却の制
御及び改善のためのさまざまな技術が提案されてきた。
【０００８】第１の解決策は、ボンベの後に第３の熱交
換器を設けることによって、過冷却を強制的に発生させ
るというものである。このようにして、コンデンサ、ボ
ンベ、過冷却モジュールのアセンブリを形成し、それを
ただ１つのモジュールにまとめることができる。
【０００９】第２の解決策では、ボンベとコンデンサの
間に設置された減圧装置（内部または外部制御型）を使
用することによって、過冷却を強制的に引き起こすよう
にしている。
【００１０】第３の解決策では、蒸発器の出口における
冷気によって、コンデンサの出口の熱い液体を冷却する
内部熱交換器が使用される。
【００１１】第２の解決策は、とりわけ、天然の冷却流
体、特に二酸化炭素によって、超臨界圧サイクルにした
がって作動するのに特に適している。
【００１２】これらすべての従来の空調回路は、特に、
回路の種々の構成部品間で、数多くの結線を必要とする
という不都合を有している。
【００１３】本発明は、特に、このような不都合を解消
することを目的としている。
【００１４】そこで、本発明は、冒頭で定義したタイプ
の空調回路であって、コンデンサが、内部熱交換器の第
１の分岐部に接続された第１の出口と、第２の減圧装置
を通して内部熱交換器の第２の分岐部に接続された第２
の出口とを備え、内部熱交換器の第１の分岐部は、回路
の減圧装置に接続され、内部熱交換器の第２の分岐部
は、コンプレッサの上流に接続され、さらにコンデンサ
と内部熱交換器と第２の減圧装置は、回路内に設置する
ことができる単一モジュールの形で配置されているもの
に関する。
【００１５】このようにして、本発明によると、単一モ
ジュールの中に、コンデンサと内部熱交換器と第２の減
圧装置とを組み込むことをができる。
【００１６】その結果、特に結線の数が減り、ダクトの
全長が短くなり、さらにモジュラリティをもたせること
ができるという利点が得られる。
【００１７】本発明の回路においては、前述のように、
コンデンサの出口で、冷却流体が２つの部分に分割さ
れ、その第１の部分は、第２の減圧装置を通り、冷却流
体の第２の部分を冷却する。第１の部分は、第２の部分
の過冷却に役立ち、第２の部分は、減圧装置に向って誘
導される。この第１の部分は、コンプレッサの吸い込み
に向って直接送り返される。
【００１８】本発明の他の特徴によれば、単一モジュー
ルは、１つの入口と２つの出口のみを備えている。
【００１９】有利なことに、単一モジュールの入口は、
コンプレッサから突出するパイプに接続することがで
き、単一モジュールの第１の出口は、減圧装置に引き込
まれるパイプに接続することができ、単一モジュールの
第２の出口は、コンプレッサの入口に引き込まれる分流
パイプに接続することができる。
【００２０】本発明の第１の実施形態においては、第２
の減圧装置は、コンデンサの第２の出口と、内部熱交換
器の第２の分岐部との間に直接設置される。
【００２１】その場合、回路はさらに、単一モジュール
と減圧装置との間に設置されたアキュムレータまたは蒸
発器とコンプレッサとの間に設置されたボンベを有して
いると有利である。
【００２２】本発明の第２の実施形態においては、単一
モジュールは、さらに、第２の減圧装置と熱交換器の第
２の分岐部との間に設置されたアキュムレータを備えて
いる。
【００２３】第２の減圧装置は、外部制御タイプ、もし
くはサーモスタットタイプとすることができる。
【００２４】本発明の回路は、気体相及び液体相として
存在する冷却流体とともに使用することができる。この
ときコンデンサは、冷却流体の凝縮を行う。
【００２５】回路はまた、超臨界圧サイクルにしたがっ
て、気体相としてのみ存在する冷却流体とともに使用す
ることができ、このときコンデンサは、冷却流体の冷却
のための気体式冷却器を構成する。
【００２６】他の態様においては、本発明は、以上に規
定したような空調回路の一部をなすことができ、かつコ
ンデンサ、内部熱交換器、第２の減圧装置を備える単一
モジュールに関するものである。
【００２７】添付の図面を参照して、単に例示的なもの
として、以下に実施形態の詳細を説明する。
【００２８】図１に示す空調回路は、主に、コンプレッ
サ１０、コンデンサ１２、減圧装置１４、蒸発器１６を
備え、その順番に冷却流体を流すことができる。
【００２９】この空調回路は、２つの相、すなわち気体
相と液体相として存在する冷却流体とともに作動する従
来の回路の形で製作することができる。その場合、気体
相における冷却流体は、コンプレッサ１０によって圧縮
され、コンデンサ１２の中で液体相に変化し（コンデン
サには、空気の流れが通過する）、次に減圧装置１４に
よって低圧に減圧され、さらに最後に蒸発器１６の中で
蒸気相に変化する。蒸発器には、空気の流れＦが通過す
る。こうして、この空気の流れが冷却され、押出しポン
プ１８の作用によって、自動車の居住空間内に送られ
る。
【００３０】この回路はまた、超臨界圧サイクルにした
がって、たとえば二酸化炭素のような天然の冷却流体と
ともに作動することができる。この場合、冷却流体は、
常に気体相として存在する。同様の場合には、コンデン
サ１２は、冷却流体の冷却に役立つ“気体式冷却器”を
構成する。
【００３１】本発明によれば、コンデンサ１２は、コン
プレッサ１０から突出するパイプ２４に接続することが
できる入口２２を備える単一モジュール２０の一部をな
している。
【００３２】コンデンサ１２は、“内部熱交換器”と呼
ばれる熱交換器３０の第１の分岐部２８に接続された第
１の出口２６と、第２の減圧装置３４を通して、熱交換
器３０の第２の分岐部３６に接続された第２の出口３２
とを備えている。
【００３３】熱交換器２０は、ここでは、同一流体、す
なわち冷却流体の２つの部分間の熱交換を行うことがで
きるため、“内部熱交換器”と呼ばれる。
【００３４】コンデンサ１０ならびに熱交換器３０、及
び第２の減圧装置３４は、単一モジュール２０の一部を
なしている。この単一モジュールは、さらに、減圧装置
１４に引き込まれるパイプ４０に接続することができる
第１の出口３８と、コンプレッサ１０の入口に引き込ま
れる分流パイプ４４に接続することができる第２の出口
４２とを備えている。
【００３５】パイプ４０は、アキュムレータ４６に達す
るが、このアキュムレータは、パイプ４８によって減圧
装置１４に接続されている。この減圧装置は、パイプ５
０によって蒸発器１６に接続されている。蒸発器１６
は、パイプ５４によってボンベ５２に接続されている。
ボンベ５２は、パイプ５６によってコンプレッサの入口
に接続されている。分流パイプ４４は、コンプレッサ１
０の上流でパイプ５６の中に通じている。
【００３６】その結果、コンデンサ１２から突出する冷
却流体の第１の部分は、減圧装置３４を通って、冷却流
体の第２の部分を冷却する。このようにして、冷却流体
の第１の部分は、減圧装置１４に向って誘導される第２
の部分を過冷却することができる。こうして、この第１
の部分は、コンプレッサの吸い込みに直接送り返され
る。
【００３７】このようにして、モジュール２０は、回路
内に組み込まれる準備ができ、１つの入口と２つの出口
のみを備えるアセンブリを構成する。さらに、このこと
から、減圧装置１４に向って誘導され、その後に、蒸発
器１６とボンベ５２を介して、コンプレッサの吸い込み
に送り返される冷却流体の部分の過冷却を改善すること
ができる。
【００３８】図１の回路において、アキュムレータ４６
及びボンベ５２のいずれかを削除することができる点に
留意されたい。
【００３９】好適な実施形態においては、減圧装置３４
は、外部制御型減圧装置、もしくは、回路のループの熱
負荷に応じて、熱交換器３０の分岐部３６に向かう通路
を開くサーモスタット型減圧装置とすることができる。
【００４０】熱負荷が大きい場合にのみ、過冷却が必要
となる。
【００４１】コンデンサゾーンにおけるモジュールの配
置は、外部温度と回路の熱負荷との総合をなし、非常に
容易なサーモスタットの調節が可能となる。
【００４２】送り出し温度、または凝縮温度自体に応じ
た調節が十分に行なわれることは明らかである。
【００４３】外部制御型減圧装置を使用することによっ
て、操作がより正確なものになるとともに、回路をより
最適化された状態で、使用される点に留意されたい。
【００４４】熱交換器３０とコンプレッサ１０の吸い込
みとの間の結線には、コンプレッサに向って集中する二
本のライン（パイプ４４及び５６）の圧力を均衡にする
ために、負荷損失エレメントを設けることができる。
【００４５】図２は、本発明の空調回路のより洗練され
た実施形態を示す。図２の回路は、主に、図１と同じ構
成部品を備えており、共通の構成部品には同じ符合を付
してある。
【００４６】主な相違は、モジュール２０が、第２の減
圧装置３４と、内部熱交換器３０の第２の分岐部３６と
の間に設置されるアキュムレータ５８を有しているとい
う点である。
【００４７】さらに、図１の回路のアキュムレータ４６
とボンベ５２は削除されている。
【００４８】この実施形態は、とりわけ、超臨界圧に応
じて作動する、天然の冷却流体、特に二酸化炭素に適し
ている。
【００４９】高圧ライン（コンプレッサ１０とコンデン
サ１２の間のパイプ２４）が気体状態であるため、冷却
流体の備蓄は、低圧ラインで行なわれることが義務づけ
られる。
【００５０】このようにして、アキュムレータを取付け
るための主要ラインと平行して、第２の低圧ラインが利
用される。
【００５１】熱交換器３０の上流に位置するアキュムレ
ータ５８の配置は、コンプレッサに向って流れる気体の
過熱を行い、そのため、コンプレッサの故障の危険を防
ぐことができる。
【００５２】さらに、モジュール２０に組み込むことを
可能にするために、図１のボンベ５２と類似のボンベを
配置することも可能である。
【００５３】図２の回路の場合には、減圧装置３４は、
外部制御型減圧装置、もしくは内部制御型減圧装置とす
ることができる。
【００５４】回路が、天然の冷却流体、とりわけ二酸化
炭素とともに作動する場合、ループの制御は、高圧に応
じて行われる。外部環境と熱を正確に交換することがで
きるように、この高圧を十分なレベルで監視するのが好
ましい。このことは、外部制御型減圧装置の使用を前提
とする。
【００５５】サーモスタット減圧装置を使用すると、蒸
発器の上流における高圧の調節がなされるため、この蒸
発器の入口において、内部検査型減圧装置の使用が可能
となる。
【００５６】コンデンサ１２、熱交換器３０、減圧装置
３４、さらに場合によってはアキュムレータ５８を組み
込む単一モジュール２０は、熱交換器技術において、そ
れ自体良く知られた手段によって製作することができ
る。
【００５７】図３は、図１の空調回路の一部をなすこと
ができる単一モジュール２０の実施例を示している。図
１の回路と共通の要素には、同じ符合を付してある。
【００５８】単一モジュール２０は、熱交換用フィンを
形成する波形の挿入部品６０と交互に設置された多数の
管５８によって形成されたコンデンサ１２を備えてい
る。管５８は、片側は収集ボックス６２内に、反対側は
収集ボックス６４内に通じている。
【００５９】収集ボックス６２は、概ね垂直方向に沿っ
て延在し、内側は、高方から低方に向って、連続する４
つの区画６６、６８、７０、７２を画定している。コン
デンサ１２の入口２２は、区画６８に連絡している。
【００６０】収集ボックス６４は、概ね垂直方向に沿っ
て延在し、内側は、高方から低方に向って、連続する４
つの区画７４、７６、７８、８０を画定している。区画
７４及び８０は、収集ボックス内に組み込まれる垂直ダ
クト８２によって、互いに連絡しているのが好ましい。
【００６１】冷却流体は、矢印で示すように、区画６
８、７６、７０、７８、７２、８０を連続的に通過する
ことによって、管５８の中を何度か流れる。次に、冷却
流体は、ダクト８２を通過することによって区画７４に
達し、さらに区画６６に達する。
【００６２】コンデンサ１２の上方には、短管の束によ
って製作された第１の分岐部２８と、長管の束によって
製作された第２の分岐部３６とによって形成される内部
熱交換器３０が取付けられ、長管は、短管とともに差込
まれる。
【００６３】２つの分岐部２８及び３６は、それぞれ、
収集ボックス６２と６４の上方に位置する２つの収集ス
ペース８４と８６の間に配置される。
【００６４】収集スペース８４は、第１の分岐部２８の
短管が通じている側壁８８と、第２の分岐部３６の長管
が通じている内側仕切り９０とを有している。収集スペ
ース８４は、その内側で、第１の分岐部２８と区画６６
を連絡させる区画９２と、出口４２と第２の分岐部３６
を連絡させる区画９４を画定している。
【００６５】収集スペース８６は、第１の分岐部２８の
短管が通じている側壁９６と、第２の分岐部３６の長管
が通じている仕切り９８を有している。このようにし
て、収集スペース８６は、２つの区画を画定している。
第１の分岐部及び出口３８と連絡する区画１００と、ダ
クト８２の出口３２と第２の分岐部３６を連絡させる区
画１０２である。そのため、収集スペース８６は、その
下部に、ダクト８２内に備えられた出口３２と連絡する
入口用ダクト１０４を備えている。このダクト１０４に
は、減圧装置３４が収容されている。
【００６６】単一モジュール２０の出口３８及び４２
は、それぞれ、収集スペース８６と収集スペース８４と
に設けられている。
【００６７】このようにして、コンデンサの出口では、
冷却流体の一部が、第１の分岐部２８内を流れ、さらに
収集スペース８６の出口３８からモジュールを離れる。
冷却流体の他の部分は、出口３２からコンデンサを離
れ、減圧装置３４を通って、第２の分岐部３６に達し、
収集スペース８４の出口４２から出て行く。
【００６８】図４に示す単一モジュール２０は、図３の
変形形態をなし、図２の回路の一部をなすことができ
る。図２と共通の要素には、同じ符合を付してある。
【００６９】図３のモジュールと比べて主な相違は、ダ
クト８２の出口３２が、概ね垂直方向に延在するタンク
の形状を有するアキュムレータ５８と連絡しているとい
う点にある。
【００７０】出口３２には減圧器３４が収容されてい
る。アキュムレータ５８には、Ｕ字形ダクト１０６が収
容されている。このダクトは、上部に位置する入口１０
８と、収集スペースの入口用ダクト１０４と連絡する、
上部に設置された出口１１０とを有している。
【００７１】このようにして、内部熱交換器３０の第２
の分岐部３６は、アキュムレータ５８を介して供給され
る。
【００７２】本発明の回路及び単一モジュールには、数
多くの変形実施形態が考えられる。
【００７３】本発明の適用分野は、自動車車両用の空調
には限定されない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による自動車車両用空
調回路を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施形態による自動車車両用空
調回路を示す図である。
【図３】図１の空調回路の一部をなすことができるモジ
ュールの断面図である。
【図４】図２の空調回路の一部をなすことができるモジ
ュールの断面図である。
【符号の説明】
１０、１２ コンプレッサ １４ 減圧装置 １６ 蒸発器 １８ 押出しポンプ ２０ 単一モジュール ２２ 入口 ２４ パイプ ２６ 出口 ２８ 分岐部 ３０ 内部熱交換器 ３２ 出口 ３４ 減圧装置 ３６ 分岐部 ３８ 出口 ４０ パイプ ４２ 出口 ４４ 分流パイプ ４６ アキュムレータ ４８、５０ パイプ ５２ ボンベ ５４、５６ パイプ ５８ アキュムレータ ６０ 波形の挿入部品 ６２、６４ 収集ボックス ６６、６８、７０、７２ 区画 ７４、７６、７８、８０ 区画 ８２ 垂直ダクト ８４、８６ 収集スペース ８８ 側壁 ９０ 内側仕切り ９２、９４ 区画 ９６ 側壁 ９８ 仕切り １００、１０２ 区画 １０４ 入口用ダクト １０６ Ｕ字形ダクト １０８ 入口 １１０ 出口 Ｆ 空気の流れ

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 冷却流体が流れることができる、コンプ
    レッサ（１０）とコンデンサ（１２）と減圧装置（１
    ４）と蒸発器（１６）とを有してなる空調回路であっ
    て、 コンデンサ（１２）が、内部熱交換器（３０）の第１の
    分岐部（２８）に接続された第１の出口（２６）と、第
    ２の減圧装置（３４）を通して前記の内部熱交換器の第
    ２の分岐部（３６）に接続された第２の出口（３２）と
    を有し、内部熱交換器の第１の分岐部（２８）は、回路
    の減圧装置（１４）に接続され、内部熱交換器の第２の
    分岐部（３６）は、コンプレッサ（１０）の上流に接続
    され、さらに、コンデンサ（１２）と内部熱交換器（３
    ０）と第２の減圧装置（３４）は、回路内に設置するこ
    とができる単一モジュール（２０）の形で配置されてい
    ることを特徴とする空調回路。
  2. 【請求項２】 単一モジュール（２０）が、１つの入口
    （２２）と２つの出口（３８）（４２）を有しているこ
    とを特徴とする、請求項１に記載の空調回路。
  3. 【請求項３】 単一モジュールの入口（２２）は、コン
    プレッサ（１０）から突出するパイプ（２４）に接続す
    ることができ、単一モジュールの第１の出口（３８）
    は、減圧装置１４に引き込まれるパイプ（４０）に接続
    することができ、単一モジュールの第２の出口（４２）
    は、コンプレッサの入口（１０）に引き込まれる分流パ
    イプ（４４）に接続することができるようになっている
    ことを特徴とする、請求項２に記載の空調回路。
  4. 【請求項４】 第２の減圧装置（３４）が、コンデンサ
    （１２）の第２の出口（３２）と内部熱交換器（３０）
    の第２の分岐部（３６）との間に直接設置されているこ
    とを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の空調
    回路。
  5. 【請求項５】 単一モジュール（２０）と減圧装置（１
    ４）の間に設置されたアキュムレータ（４６）または蒸
    発器（１６）とコンプレッサ（１０）の間に設置された
    ボンベ（５８）を有していることを特徴とする、請求項
    ４に記載の空調回路。
  6. 【請求項６】 単一モジュール（２０）が、第２の減圧
    装置（３４）と内部熱交換器（３０）の第２の減圧装置
    （３４）との間に設置されたアキュムレータ（５８）と
    を有していることを特徴とする、請求項１〜３のいずれ
    かに記載の空調回路。
  7. 【請求項７】 第２の減圧装置（３４）が、外部制御タ
    イプであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか
    に記載の空調回路。
  8. 【請求項８】 第２の減圧装置（３４）が、サーモスタ
    ットタイプであることを特徴とする、請求項１〜６のい
    ずれかに記載の空調回路。
  9. 【請求項９】 冷却流体が、気体相及び液体相として存
    在し、コンデンサ（１２）が、冷却流体の凝縮を行うよ
    うになっていることを特徴とする、請求項１〜８のいず
    れかに記載の空調回路。
  10. 【請求項１０】 冷却流体が、超臨界圧サイクルにした
    がって作動するために気体相としてのみ存在し、コンデ
    ンサ（１２）が、冷却流体の冷却のための気体式冷却器
    を構成していることを特徴とする、請求項１〜８のいず
    れかに記載の空調回路。
  11. 【請求項１１】 請求項１〜１０のいずれかに記載され
    ているような空調回路の一部をなすことができるコンデ
    ンサ（１２）と内部熱交換器（３０）と第２の減圧装置
    （３４）とを有してなる単一モジュール。
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