JP2002525231A - 自動車における熱導出のための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 自動車における熱導出のための装置が提案されている。構成部分（１６）は、運転時に損失熱を放出する。冷却媒体により貫流される冷却循環路（１１）は、前記構成部分（１６）の損失熱を導出する。この装置は、冷却循環路（１１）内に凝縮器（１０）と第１の熱交換機（１９）とが設けられており、第１の熱交換機（１９）は、構成部分（１６）の損失熱が第１の熱交換機（１９）に供給されるように、空間的に構成部分（１６）の近傍に配置されていることを特徴とする。凝縮器（１０）は空調装置の冷却循環路に配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 背景技術 本発明は、請求項１の上位概念に記載の形式の自動車における熱導出のための
装置から出発している。ドイツ連邦共和国特許第３４４２３５０号明細書により
、電気的な駆動装置を備えた自動車のヒータのための熱交換システムが公知であ
る。電気駆動装置の電力半導体を冷却するために別個の冷却循環路が設けられて
いる。この冷却循環路の液体は、半導体の損失出力によって加熱され、冷却機に
よってホースを介して走行空間のヒータに吐出される。充分な冷却を保証するた
めには、十分大きな質量流が使用され、吐出されなければならない。

【０００２】 発明の利点 本発明による、自動車における熱導出のための装置は、自動車に配置された、
運転時に損失熱を放出する構成部分を有している。この構成部分の損失熱は、冷
却媒体によって貫流される冷却循環路を介して導出される。本発明は、冷却循環
路に凝縮器と第１の熱交換機とが設けられており、該第１の熱交換機は、前記構
成部分の損失熱が第１の熱交換機に供給されるように、前記構成部分に空間的に
近く配置されていることを特徴としている。蒸発器として熱交換機が運転される
場合、高い蒸発エンタルピのため、構成部分を冷却するために必要な冷却媒体の
質量流は僅かである。従って、冷却媒体の圧送のためには比較的小さな出力しか
要さない。さらに蒸発器と熱交換機の前記の構成部分は、車両空調装置との関連
で既に充分に公知である。従ってこれらの構成部分のサービスおよび保守は当業
者には問題なく行える。さらに、例えば水ポンプ、エンジン冷却ファン、空調用
圧縮器、スタータ／オルタネータの電気的に調節される駆動装置などのような、
冷却したい構成部分の需要は高まっている。この場合、充分な冷却が保証されな
ければならない。

【０００３】 有利な別の構成では、凝縮器が空調装置の冷却循環路に配置されている。付加
的な凝縮器は、自動車内にいずれにせよ空調装置が設けられていることにより不
要である。これにより本発明の装置の製造コストは安価に維持することができる
。

【０００４】 有利な別の構成では、冷却循環路内に第１の分岐部が設けられているので、冷
却媒体の第１の質量流は第１の熱交換機に、冷却媒体の第２の質量流は第２の熱
交換機に供給されている。第１の分岐部と第１の熱交換機との間には第１のエキ
スパンション部材が設けられていて、第１の分岐部と第２の熱交換機との間には
第２のエキスパンション部材が設けられている。凝縮器と第２の熱交換機との間
には圧縮器が配置されている。第２の分岐部では、第１の質量流と第２の質量流
とが再び一緒に流されている。この第２の分岐部は、圧縮器と第２の熱交換機と
の間に位置している。この構成では、第１の熱交換機では特に低い温度に達せら
れる。何故ならば、第１の質量流が直接に圧縮器を介してこの温度を可能にする
圧力比にもたらされるからである。第１の熱交換機における比較的低い蒸発温度
により熱交換機の出力は減じられる。この運転方式では、ＣＯ_２も冷却媒体とし
て超臨界（ｔｒａｎｓｋｒｉｔｉｓｃｈｅｎ）過程で使用される。質量流が僅か
である場合でも充分な冷却が保証される。

【０００５】 上記構成とは異なり別の実施例として、中間圧力抽気を行う圧縮器が設けられ
ている。この圧縮器には第１の質量流が供給されている。これにより冷却循環路
が第１の熱交換機によって平均的な圧力レベルにされる。この場合、第１の熱交
換機の構成および質量流のサイズ設定のために有利な低い温度レベルに達せられ
る。

【０００６】 その他の有利な構成は、従属請求項及び明細書に記載されている。

【０００７】 次に本発明の４つの実施例を図面につき詳しく説明する。

【０００８】 図１〜図４には、本発明による装置の種々異なる実施例のブロック配線図が示
されている。

【０００９】 凝縮器１０は、冷却循環路１１内を循環する冷却媒体を液化する。液化後に、
冷却媒体は液体捕集器１２に到る。冷却循環路１１は第１の分岐部２１で第１の
質量流３１と第２の質量流３２とに分岐する。第１の質量流３１はポンプ１７に
よって第１の熱交換機１９に圧送される。この熱交換機１９には出力電子制御装
置１６によって熱が供給される。第２の質量流３２はエキスパンション部材２５
を介して第２の熱交換機２３に到り、次いで圧縮器１４に導入される。第２の分
岐部２２で、第１の質量流３１と第２の質量流３２とは再び一緒に案内される。
この第２の分岐部２２は、圧縮器１４と凝縮器１０との間に配置されている。

【００１０】 図２によれば冷却媒体は冷却循環路１１内を循環し、凝縮器１０に到り、次い
で液体捕集器１２に供給される。ポンプ１７はこの生じた液体を圧送し、第１の
熱交換機１９に供給する。この第１の熱交換機１９は出力電子制御装置１６によ
って加熱される。

【００１１】 冷却循環路１１内を循環する冷却媒体は図３によれば凝縮器１０内で液化され
、次いで液体捕集器１２に供給される。第１の分岐部２１で第１の質量流３１は
エキスパンション部材２７を介して第１の熱交換機１９に流入する。この第１の
熱交換機１９は出力電子装置１６によって加熱される。第１の分岐部２１の後方
では第２の質量流３２が第２のエキスパンション部材２９を介して第２の熱交換
機２３に到る。第２の分岐部２２は、圧縮器１４と第２の熱交換機２３との間の
両質量流３１，３２を再び一緒に案内する。

【００１２】 図４の実施例は、圧縮器１４として中間圧力抽気を行う圧縮器が使用されてい
る点でのみ図３のものとは異なる。従って第１の熱交換機１９から逃出した第１
の質量流３１は直接に圧縮器１４に供給される。

【００１３】 出力電子装置１６は、請求項に記載の概念では、損失熱を放出する構成部分を
意味している。自動車では、このような出力電子装置１６は例えば、水ポンプ、
エンジン冷却ファン、空調用圧縮器、スタータ／オルタネータの駆動の調節のた
めに働く。本発明によれば、出力電子装置１６の、運転時に生じる損失熱は、第
１の熱交換機１９によって導出される。この第１の熱交換機１９は、蒸発させる
ための蒸発器として運転時に、出力電子装置１６を必要とする。この第１の熱交
換機１９は例えば蒸発させるように設計されている。蒸発は、出力電子装置１６
のすぐ近くに配置された通路および導管で、または場合によっては、電子装置１
６自体の耐圧ケーシング内で直接に行われる。この第１の熱交換機１９に対する
要求は、使用される冷却媒体に応じたものである。いずれにせよ耐圧性で空気か
ら遮断された構成が必要である。冷却媒体としては例えば、車両の空調装置のた
めに使用されるものが考えられる。図３の実施例では、および図４のように中間
圧力が低い場合には、冷却媒体としてＣＯ_２を用いるプロセスを行うことができ
る。

【００１４】 図１の実施例では、第１の熱交換機１９は、凝縮器１０、液体捕集器１２、第
２の熱交換機２３、圧縮器１４から成る従来の空調装置に組み込まれている。第
１の質量流３１を圧送するためにポンプ１７が設けられている。第１の質量流３
１は、出力電子装置１６の熱を吸収しながら、ほぼ凝縮器１０の圧力レベルおよ
び温度レベルで気化する。電子装置１６の吸収すべき熱損失に応じて、質量流３
１，３２が分散される。第１の熱交換機１９の出力が１ｋＷで、車両の空調を行
うための第２の熱交換機２３の出力が７ｋＷの場合には、第１の質量流３１と第
２の質量流３２の比は１：７である。ポンプ１７は、電子装置１６の検出された
温度に応じて制御されることができる。出力電子装置１６にとって臨界的な温度
では、第１の質量流３１の流量を高めて、損失熱の導出を充分に保証しなければ
ならない。

【００１５】 図２の実施例では、空調装置とは独立した冷却循環路１１が設けられている。
凝縮器１０は、図１の実施例と比較して、相応に小さく設計されている。このよ
うなコンセプトの選択肢としては、冷却媒体の循環を対流を介してのみ行い、こ
れによりポンプ１７を省くことも考えられる。熱交換機および導管が適当に配置
及び構成されているならば、自然の循環が得られる。

【００１６】 図３の構成では、電子装置１６の第１の熱交換機１９が、第１のエキスパンシ
ョン部材２７、例えば熱的なエキスパンションバルブを介して供給され、吸込側
で圧縮器１４に接続されていることによりポンプ１７を省くことができる。圧縮
器１４の熱吸収が高まることが予想されるが、蒸発器として働く第１の熱交換機
１９内では、到達可能な圧力比により低い蒸発温度が得られる。ＣＯ_２を冷却媒
体としてこのような装置で使用することもできる。

【００１７】 図４の実施例では、圧縮器１４として、２段式の圧縮器１４または中間圧力抽
気を行うために適した圧縮器１４、例えばいわゆるスクロール圧縮器が設けられ
ている。圧力レベルは、図３の実施例の圧力レベルと図１の実施例の圧力レベル
との間で動いている。第１の質量流３１を圧送するためのポンプ１７は不要であ
る。

【００１８】 本発明の使用は、自動車での使用に制限されるものではない。本発明は、廃熱
を確実に導出する必要があるところではどこでも使用することができる。

【００１９】 損失熱は構成部分の機械的な運転の際にも生じる。

【００２０】 特に有利には図３及び図４の実施例は、外側で調節される、カップリングを有
さない空調圧縮器に組み合わせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による装置の実施例を示すブロック配線図である。

【図２】 本発明による装置の別の実施例を示すブロック配線図である。

【図３】 本発明による装置のさらに別の実施例を示すブロック配線図である。

【図４】 本発明による装置のさらに別の実施例を示すブロック配線図である。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１２年９月１４日（２０００．９．１４）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自動車における熱導出のための装置であって、運転時に損失
   熱を放出する構成部分（１６）を有しており、該構成部分（１６）の損失熱を導
   出する、冷却媒体によって貫流される冷却循環路（１１）が設けられている形式
   のものにおいて、 冷却循環路（１１）には凝縮器（１０）と第１の熱交換機（１９）とが設けら
   れており、該第１の熱交換機（１９）は、前記構成部分（１６）の損失熱が第１
   の熱交換機（１９）に供給されるように、前記構成部分（１６）に空間的に近く
   配置されており、凝縮器（１０）が空調装置の冷却循環路（１１）に配置されて
   いることを特徴とする、自動車における熱導出のための装置。
2. 【請求項２】 冷却循環路（１１）には第１の分岐部（２１）が設けられて
   おり、冷却媒体の第１の質量流（３１）が第１の熱交換機（１９）に供給され、
   冷却媒体の第２の質量流（３２）が第２の熱交換機（２３）に供給される、請求
   項１記載の装置。
3. 【請求項３】 冷却循環路（１１）内に、凝縮器（１０）と第２の熱交換機
   （２３）との間に圧縮器（１４）が配置されている、請求項１または２記載の装
   置。
4. 【請求項４】 第１の分岐部（２１）と第１の熱交換機（１９）との間にポ
   ンプ（１７）が配置されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置
   。
5. 【請求項５】 第１の分岐部（２１）と第１の熱交換機（１９）との間に第
   １のエキスパンション部材（２７）が配置されている、請求項１から４までのい
   ずれか１項記載の装置。
6. 【請求項６】 第１の分岐部（２１）と第２の熱交換機（２３）との間に第
   ２のエキスパンション部材（２５，２９）が配置されている、請求項１から５ま
   でのいずれか１項記載の装置。
7. 【請求項７】 冷却媒体の第１の質量流（３１）と第２の質量流（３２）と
   を一緒に案内する第２の分岐部（２２）が設けられている、請求項１から６まで
   のいずれか１項記載の装置。
8. 【請求項８】 第２の分岐部（２２）が、凝縮器（１０）と圧縮器（１４）
   との間に配置されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の装置。
9. 【請求項９】 第２の分岐部（２２）が、第２の熱交換機（２３）と凝縮器
   （１０）との間に配置されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の装
   置。
10. 【請求項１０】 中間圧力抽気を行う圧縮器（１４）が設けられており、こ
    の圧縮器（１４）に第１の質量流（３１）が供給されている、請求項１から９ま
    でのいずれか１項記載の装置。
11. 【請求項１１】 第１の熱交換機（１９）及び／又は第２の熱交換機（２３
    ）が蒸発器として運転されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の
    装置。