JP2002520571A - Ｃｏ２で作動可能な車両用空調システム - Google Patents

Ｃｏ２で作動可能な車両用空調システム

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カッツェンベルガー ミヒャエル
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Abstract

(57)【要約】 ＣＯ2で作動可能な車両用空調システムにおいて、高圧が最適高圧から最大で±30%偏る場合に、対応する最適性能指数が20%を越えて低下することがない様に、個々の構成部品（10, 11, 12, 14, 15）が、構成及び／又は互いに適合されることが、なされる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、ＣＯ2で作動可能であり、コンプレッサーの圧力出力部に接続されそ
して気体冷却器及び内部熱交換器の第１枝部を含む高圧部を持ち、コンプレッサ
ーの吸引口に接続されそして蒸発器、アキュムレーター及び上記内部熱交換器の
第２枝部を含む低圧部を持ち、そして、上記高圧部を上記低圧部に接続する膨張
部材を持ち、最適性能指数が上記高圧部の最適高圧に対応する、車両用空調シス
テムに関する。
【０００２】 空調システムにおいて、そして勿論、ＣＯ2で作動可能な空調システムにおいて
も、供給されるべき冷却性能は、雰囲気温度に応じて変化する。実際の狙いは、
可能な限り最高の最適性能指数、つまり、冷却性能の駆動力に対する比で、作動
することである。最適性能指数は、それぞれの場合において、最適高圧に対応す
るということ、つまり、最適性能指数について最適な高圧において得られるとい
うことが、知られている。それで、制御可能な膨張弁を用いて、それぞれ最適な
高圧を制御することが知られてきた。ここでの目的は、それぞれ最適性能指数に
ついての最適高圧へ、出来るだけ正確に移行することである。これは、調整可能
膨張弁に関連し、必要とされる高圧センサーに関連し、そして、制御システム全
体の設計に関連して、高コストを招く。
【０００３】 ＣＯ2で作動される空調システムの、他の冷媒で作動される空調システムの場合
には必要ではない、追加の内部熱交換器について及び、膨張弁を用いての高圧制
御についての、複雑さの増大は、ＣＯ2で作動される空調システムがかなり高価
になる、ということにつながる。冷媒としてのＣＯ2は、他の冷媒に比してかな
り環境面で好ましくそして他の利点をもたらし、そして、ＣＯ2で作動される空
調システムの性能は、少なくとも等価であるものの、他の冷媒で作動される空調
システムの性能に対し、はるかに優れていなければ、高い価格が実用性を危うい
ものとする。
【０００４】 本発明は、構造の簡略化とそして価格の低下を可能とする最初に述べた形式のＣ
Ｏ2で作動可能な空調システムを提供するという目的に、基くものである。
【０００５】 この目的は、高圧が最適高圧から最大で±30%だけ変化する場合に、対応する最
適性能指数が20%を越えて減少することがない様に、個別の構成部品が構成及び
／又は互いに適合されていることにより、達成される。
【０００６】 この様にして、複雑な高圧制御を一切必要とすることなしに、満足出来る性能指
数を持つ満足出来る冷却性能が得られる様に、空調システムを構成することが可
能であることを、試験結果は示した。それで、例えば、大きな目盛で作動する、
高圧のかなり単純化された制御を提供することが可能である。ある条件の下では
、単一の固定絞り弁で作動させること、つまり、調整した高圧で完全に分配する
ことも可能である。
【０００７】 本発明の更なる特徴及び利点は、従属項及び図面に示された実施例の以下の説明
より、明らかになる。
【０００８】 図１に示された空調システムは、少なくとも0.6である等温効率及び同様に少な
くとも0.6である体積効率を持つ制御可能なコンプレッサー10を含む。コンプレ
ッサー10の制御は、それをオン及びオフすることによるか、内部調整を用いるか
、又はストロークを調整することにより、なし得る。コンプレッサー10の高圧出
口は、気体冷却器11が有る高圧部に接続される。気体冷却器11は、少なくとも0.
7の熱効率を持つ。
【０００９】 高圧部に配置されるのはまた、内部熱交換器12の枝部である。少なくとも0.4の
熱効率を持つ内部熱交換器12から、高圧下のＣＯ2が最大で約12 MPa 又は14 MPa
である高圧より、3.5 MPaから5.0 MPaの圧力まで、ＣＯ2を膨張させる膨張部材1
3へ進む。膨張されたＣＯ2は、低圧部である蒸発器14へと流れ、アキュムレータ
ー15及び内部熱交換器12を通り、コンプレッサー10の吸入接続部へと流れる。蒸
発器14は、少なくとも0.7の熱効率を持つ。アキュムレーター15は、40 cm3より
大きい容積を持つ。高圧部の管路又はホースは、約2 mmから8 mmの直径を持つ。
低圧部の管路又はホースは、3 mmから10 mmとなり得るいくらか大きい直径を持
つ。空調システム全体の冷媒成分は、600 g未満のＣＯ2である。
【００１０】 空調システムに付随するのは、制御ユニット16であり、その中に向けて、蒸発器
14の冷却空気の出口側に設けられる温度センサー17からの信号が入力される。同
じく設けられるのが圧力センサー18であり、それは、コンプレッサー10の吸引圧
力を測定し、それを制御ユニット16へ入力する。加えて、蒸発器14を通り流れる
空気の所望の冷却量及び、外部環境の温度が、制御ユニット16へ入力される。コ
ンプレッサー10は、これらの値に基き、調整される。
【００１１】 高圧が最適高圧から偏る場合に、性能指数が図２の曲線に従い変化する、つまり
、比較的狭い帯域幅の中に留まる様に、空調システムの個別の構成部品が構成さ
れ、そして互いに適合される。最適又は最大性能指数（ＣＯＰmax）に対応する
最適高圧（Popt）から最大で±30%の高圧の偏差の場合には、性能指数ＣＯＰが2
0%を越えて減少することはない。
【００１２】 空調システム中の全ての構成部品の機能について特定された最小値を充たす場合
には、図２に対応しかつ小さい偏差帯域幅のみを持つ高圧Ｐに対する性能指数Ｃ
ＯＰの曲線が、これ又は同様になると、必ず予想されるに違いないわけでない。
適切であれば、代わりに試験により、性能指数ＣＯＰの最大又は最適性能指数Ｃ
ＯＰmaxよりの偏差が所望の帯域幅内に留まる様に、構成部品を互いに適合し空
調システムを構成するために、一つ又はそれ以上の構成部品について、最小値よ
り大きい値が充足されなければならないか否かを判断することが必要である。
【００１３】 性能指数ＣＯＰの圧力Ｐへの従属が図２と同様の範囲にある様に空調システムが
構成される場合には、固定絞り弁として膨張部材13を構成する、つまり、高圧制
御を完全に不要にすることが、可能である。この場合において、高圧が、最大で
14 MPa、適切であれば、更に低い値である例えば12 MPaまでに制限される様にさ
れる絞り開口を持つ固定絞り弁で、充分である。しかしながら、複数の絞り弁を
並列に接続することも出来て、それらは、独立して交互に使用されても、適切な
場合には、結合してそうすることで、それぞれの場合において、特定の高圧範囲
まで高圧を制限することもあり得る。これらの固定絞り弁の作動は、制御器16に
より、例えば、高圧又は吸引圧力及び／又は環境温度に基き、実行される。同様
に、例えばその絞り開口が段階的にのみ変化され得る簡略化した膨張弁を設ける
ことも、可能である。この場合において、本来の高圧制御を行なうことなしに、
適切な高圧範囲のみが選択されることになる。この様にして、製造コストの削減
を実現することが出来る。
【００１４】 本発明は、当業者により必要であると従来みなされてきた制御可能な膨張弁及び
高圧センサーを用いた複雑な高圧制御を少なくともかなり単純化すること、若し
くは、この制御を完全に省略することさえも、可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】 冷媒としてのＣＯ2で作動され得る本発明による空調システムを示すブロック図
である。
【図２】 高圧の偏差の関数としての、性能指数の最適又は最大性能からの偏差を示す図で
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ６０Ｈ 1/32 ６１３ Ｂ６０Ｈ 1/32 ６１３Ｚ Ｆ２５Ｂ 41/00 Ｆ２５Ｂ 41/00 Ｆ 43/00 43/00 Ｂ (72)発明者 ミヒャエル カッツェンベルガー ドイツ国 74336 ブラッケンハイム，ラ ングハルトリング ４ (72)発明者 カール ロホマール ドイツ国 71665 ヴァイヒンゲン，モー ンヴェーク ５ (72)発明者 ハーゲン ミッテルシュトラス ドイツ国 71149 ボンドルフ，ハインブ ーヘンシュトラッセ 14 (72)発明者 カールハインツ スタッファ ドイツ国 70567 シュツットガルト，バ リンガー シュトラッセ 79 (72)発明者 クリストフ ヴァルター ドイツ国 70376 シュッツガルト，イラ ーシュトラッセ 16 (72)発明者 ハンスヨアヒム クラウス ドイツ国 71665 ヴァイヒンゲン，バリ ンガー シュトラッセ 22

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ＣＯ2で作動可能であり、コンプレッサーの圧力出力部に接
    続されそして気体冷却器及び内部熱交換器の第１枝部を含む高圧部を持ち、コン
    プレッサーの吸引口に接続されそして蒸発器、アキュムレーター及び上記内部熱
    交換器の第２枝部を含む低圧部を持ち、そして、上記高圧部を上記低圧部に接続
    する膨張部材を持ち、最適性能指数が上記高圧部の最適高圧に対応する、車両用
    空調システムにおいて、高圧が上記最適高圧から最大で30%偏った場合に、上記
    対応する最適性能指数が20%以上低下することがない様に、個々の構成部品（10,
    11, 12, 13, 14, 15）が構成及び／又は互いに適合されている、空調システム
    。
  2. 【請求項２】 少なくとも0.7の熱効率を持つ気体冷却器（11）が設けられ
    る、請求項１に記載の空調システム。
  3. 【請求項３】 少なくとも0.7の熱効率を持つ蒸発器（14）が設けられる、
    請求項１又は２に記載の空調システム。
  4. 【請求項４】 少なくとも0.4の熱効率を持つ内部熱交換器（12）が設けら
    れる、請求項１乃至３のいずれかに記載の空調システム。
  5. 【請求項５】 少なくとも0.6の等温効率及び少なくとも0.6の容積効率を持
    つコンプレッサー（10）が設けられる、請求項１乃至４のいずれかに記載の空調
    システム。
  6. 【請求項６】 内径が8 mmよりも大きくないライン及び／又はホースにより
    、上記高圧部の構成部品が接続される、請求項１乃至５のいずれかに記載の空調
    システム。
  7. 【請求項７】 内径が10 mmよりも大きくないライン及び／又はホースによ
    り、上記低圧部の構成部品が接続される、請求項１乃至６のいずれかに記載の空
    調システム。
  8. 【請求項８】 上記アキュムレーター（15）が40 cm3より大きい容積を持つ
    、請求項１乃至７のいずれかに記載の空調システム。
  9. 【請求項９】ＣＯ2の充填量が600 g未満である、請求項１乃至８のいずれか
    に記載の空調システム。
JP2000560006A 1998-07-20 1999-07-09 Ｃｏ２で作動可能な車両用空調システム Pending JP2002520571A (ja)

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