JP2003533396A - 自動車用温度調節装置および該装置を実施する方法 - Google Patents
自動車用温度調節装置および該装置を実施する方法Info
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Abstract
Description
法に関する。
温源に伝達する冷媒流体のための主圧縮回路を備えたヒートポンプと、冷却熱交
換器に接続された冷却剤液体のための冷却回路を備え、自動車の発熱部品を冷却
するための冷却手段とを有し、低温源または高温源が、冷媒/冷却剤熱交換器を
備え、冷媒/冷却剤熱交換器は、少なくとも2つの熱交換器に対して選択的に接
続可能な冷却剤液体のための二次回路に対して主冷媒回路を熱的に結合する、自
動車温度調節装置を開示している。
器とを備えており、これらの要素は、コンプレッサおよび膨張弁によって互いに
接続されている。冷媒は、蒸発器内で気化することにより、低温源から熱を奪う
。コンプレッサは、気化した冷媒を吸い込んで、この冷媒を、高温源との熱交換
によって冷却される凝縮器に送る。そして、この凝縮器内で冷媒が凝縮される。
膨張弁によって、液化状態の冷媒を減圧することで蒸発器に送ることができる。
、ヒートポンプを使用することができる。
冷媒回路を熱的に結合する第1の冷媒/冷却剤熱交換器を備えており、また、高
温源は、第2の二次冷却剤回路に対して主冷媒回路を熱的に結合する第2の冷媒
/冷却剤熱交換器を備えている。二次回路は、適切な弁を介して、自動車のエン
ジンルーム内に配置された外部熱交換器と、自動車のキャビン内に配置された内
部熱交換器とに対して選択的に接続可能である。弁を作動させることにより、ヒ
ートポンプを使用して、自動車のキャビンを冷却したり、あるいは、自動車のキ
ャビンを加熱したりすることができる。冷却の場合、高温源が外部熱交換器とな
り、低温源が内部熱交換器となり、加熱の場合、高温源が内部熱交換器となり、
低温源が外部熱交換器となる。
いては、外気温度が不十分であるため、ヒートポンプは、キャビンを加熱する目
的で使用される場合、十分な効率を得ることができない。また、冬季に低温源が
凍結することにより、ヒートポンプの動作性能が損なわれる可能性がある。
ty)(各熱交換器が、高温源または低温源として使用されるという可逆性)は
、基本的に、以下の2つの問題を招く。 1)高温源または低温源としての熱交換器の特定の動作に対して、熱交換器を
最適化することができないため、各熱交換器の性能に限界がある。 2)内部熱交換器の近傍の空気の湿度を制御することが難しい。
に、特に厄介である。そのような状況下では、内部熱交換器の動作モードが、キ
ャビン冷却とキャビン加熱との間で頻繁に切換えられる虞がある。したがって、
冷却モードにおいては、内部熱交換器が水分を取り込んでしまう。内部熱交換器
が加熱モードに切換えられると、冷却モード中に溜まった水が気化してキャビン
内に吐き出される。FR−2697210は、内部熱交換器に近接して配置され
た補助的な熱交換器により、このような問題を緩和することを提案している。し
かしながら、このような補助的な熱交換器は、特定の状況下、特に気温が15℃
前後となるミッドシーズンにおいては機能しない。
用する場合、あるいは、自動車を推進させるためのモータの温度を調節するため
に使用する場合に、熱交換器を有する温度調節装置の性能を最適化することであ
る。
二次回路が、冷却熱交換器と、「外部」熱交換器と、「高温」または「低温」熱
交換器とに対して選択的に接続可能であることを特徴とする自動車温度調節装置
を提供する。
器は、冷却熱交換器と、外部熱交換器と、「低温」熱交換器とに選択的に接続可
能な第1の二次冷却剤回路に対して、主冷媒回路を熱的に結合する。高温源は、
第2の冷媒/冷却剤熱交換器を備え、該第2の冷媒/冷却剤熱交換器は、冷却熱
交換器と、外部熱交換器と、「高温」熱交換器とに選択的に接続可能な第2の二
次冷却剤回路に対して、主冷媒回路を熱的に結合する。
第2のバイパス弁とを介して、冷却回路に接続可能であり、3ポート式の第1の
バイパス弁は、第1および第2の冷媒/冷却剤熱交換器の出口に接続された第1
のポートと、外部熱交換器の入口に接続された第2のポートと、冷却熱交換器の
上流側にある冷却回路の分枝部に接続された第3のポートとを有し、3ポート式
の第2のバイパス弁は、第1および第2の冷媒/冷却剤熱交換器の入口に接続さ
れた第1のポートと、冷却熱交換器の下流側にある冷却回路の分枝部に接続され
た第2のポートと、外部熱交換器の出口に接続された第3のポートとを有する。
第2のバイパス弁とを介して、冷却回路に接続されるのに適しており、2ポート
式の第1のバイパス弁は、冷却熱交換器の上流側にある冷却回路の分枝部に接続
された第1のポートと、外部熱交換器の上流側にある第1および第2の二次回路
の分枝部に接続された第2のポートとを有し、2ポート式の第2のバイパス弁は
、冷却熱交換器の下流側にある冷却回路の分枝部に接続された第1のポートと、
外部熱交換器の下流側にある第1および第2の二次回路の分枝部に接続された第
2のポートとを有する。
に装着される前に予め組み立てられるのに適した単一のモジュールを形成する。
よび冷却熱交換器の両方を通じて循環させることを特徴とする、前述した装置を
実施する方法を提供する。
の両方を通じて循環させることを特徴とする、前述した装置を実施する方法を提
供する。
を更に良く理解できる。
の実施形態を構成する自動車温度調節装置を示している。
品は、互いに熱的に結合されると表現する。
低温源16から熱を奪うとともに、その熱の少なくとも一部を高温源18に伝達
する圧縮式の主冷媒回路14を備えている。
レッサ20および膨張弁22によって互いに接続されている。冷媒は、低温源1
6から熱を奪い気化する。コンプレッサ20は、気化した冷媒を吸い込んで高温
源に送る。冷媒は、この高温源で凝縮して冷却される。膨張弁22は、冷媒を減
圧することにより、冷媒を液体の状態で低温源16へと送ることができる。冷媒
は、図1に矢印で示される方向で、回路14を循環する。
熱的に結合する第1の冷媒/冷却剤熱交換器24を備えている。この二次回路は
、冷却剤液体を循環させるためのポンプ28を有している。このポンプは、第1
の熱交換器24の入口に接続されている。
対して選択的に接続可能である。
ルームM内に配置された冷却剤/空気熱交換器であり、低温熱交換器32は、自
動車のキャビンH内に配置された冷却剤/空気熱交換器である。
熱的に結合する第2の冷媒/冷却剤熱交換器34を有している。この第2の二次
回路は、冷却剤液体を循環させるためのポンプ38を有している。このポンプは
、第2の熱交換器34の入口に接続されている。
て選択的に接続可能である。
H内に配置された冷却剤/空気熱交換器である。
換器39を通じて循環させる役目を果たす。
は、例えば、自動車のエンジンルーム内に配置される。
ンおよびエタンの塩素誘導体およびフッ素誘導体(フロン)、炭化水素、アンモ
ニア、および炭酸ガスから選択される。第1の二次回路26および第2の二次回
路36内を循環する冷却剤液体は、水および不凍液(グリコール)の混合物であ
ることが好ましい。
2の二次回路の3ポート弁42と、両方の二次回路に共通の3ポート弁44とに
より、外部熱交換器30と低温熱交換器32と高温熱交換器39とにそれぞれ接
続されている。
器24の出口と、外部熱交換器30の入口と、低温熱交換器32の入口とに接続
されている。
出口と、外部熱交換器30の入口と、高温熱交換器39の入口とに接続されてい
る。
源の第1の冷媒/冷却剤熱交換器24の入口と、高温源の第2の冷媒/冷却剤熱
交換器34の入口と、外部熱交換器30の出口とに接続されている。
によって制御される。
ータ等の自動車の発熱部品を冷却するための手段を備えている。自動車を推進さ
せるためのこのモータは、ヒートエンジン式のものであることが好ましい。しか
しながら、変形例では、モータが他のタイプのもの、特に電動機であっても構わ
ない。
いる。
ームM内に配置された冷却剤/空気熱交換器である。従来のファン(図示せず)
は、この冷却熱交換器50を通じて空気流を流すために役立つ。
合物であることが好ましい。
で、冷却熱交換器50に接続されるように構成されている。
び第2の二次回路36は、以下の手段によって冷却回路に接続されることができ
る。
び第2の冷媒/冷却剤熱交換器34の出口に接続された第1のポートと、外部熱
交換器30の入口に接続された第2のポートと、冷却熱交換器50の上流側にあ
る冷却回路48の分枝部に接続された第3のポートとを有している。
び第2の冷媒/冷却剤熱交換器34の入口に接続された第1のポートと、冷却熱
交換器50の下流側にある冷却回路48の分枝部に接続された第2のポートと、
外部熱交換器30の出口に接続された第3のポートとを有している。
な手段によって制御される。
いる。この場合、弁40から44は、第1の二次冷却剤回路26を低温熱交換器
に接続するとともに、第2の二次冷却剤回路36を外部熱交換器30に接続する
ように設定される。
換器30および冷却熱交換器50の両方を通じて循環させるように設定される。
バイパス弁52、54のこのような設定は、一般にサーモスタットの制御下にあ
る冷却手段の動作が停止されている間、その時の回路48内の冷却液の流量がゼ
ロとなるように成されることが好ましい。注目すべき点は、自動車のエンジンが
比較的冷めている間、特にエンジン始動後の長い期間中もしくは短い期間中に、
冷却手段の動作が停止されるという点である。
奪って、この熱を、第1の冷媒/冷却剤熱交換器24を介して気化された冷媒に
伝える。
縮された冷媒から熱を奪って、この熱を、外部熱交換器30および冷却熱交換器
50を介して自動車の外部に伝える。
トポンプの動作は、熱が、第2の二次回路36内を循環する冷却剤および熱交換
器30、50により、高温源18からより効率的に排出されることによって最適
化される。
、弁40から44は、第1の二次冷却剤回路26を外部熱交換器30に接続する
とともに、第2の二次冷却剤回路36を高温熱交換器39に接続するように設定
される。
の二次回路26の冷却剤を、外部熱交換器30および冷却熱交換器50の両方を
通じて循環させるように設定される。バイパス弁52、54のこのような設定は
、冷却手段の動作が停止されている間に成されることが好ましく、その時、回路
48内の冷却液の流量がゼロとなる。
介して自動車の外部から熱を奪って、この熱を、第1の冷媒/冷却剤熱交換器2
4を介して気化された冷媒に伝える。
縮された冷媒から熱を奪って、この熱を、高温熱交換器39を介してキャビンに
伝える。
トポンプの動作は、第1の二次回路26内を循環する冷却剤および熱交換器30
、50によって最適化される。これにより、外部の空気からより効率的に熱を得
ることができる。したがって、外部熱交換器30が、冬季に凍結する虞を低減で
きる。
急速にキャビンを加熱するために、図1に示されるキャビン冷却形態と図2に示
されるキャビン加熱形態との間の中間の形態を成すように設定することができる
。
キャビン形態の装置10を示している。しかしながら、この形態においては、エ
ンジン冷却手段が作動している。すなわち、冷却液が、冷却回路48内を循環し
ている。その結果、バイパス弁52、54は、二次回路26および外部熱交換器
30を、冷却回路48および冷却熱交換器50から分離するように設定される。
冷却)に設定し、バイパス弁52、54を、図3と同様の状態に設定することが
できる。二次回路26および外部熱交換器30が、冷却回路48および冷却熱交
換器50から分離されるこの形態は、エンジン冷却手段が作動された状態で達成
される。
て、先の図面の要素と類似する要素には、同一の参照符号が付されている。
下の手段によって冷却回路48に接続できる。
回路48の分枝部に接続された第1のポートと、外部熱交換器30の上流側にあ
る第1の二次回路26および第2の二次回路36の分枝部に接続された第2のポ
ートとを有している。
回路48の分枝部に接続された第1のポートと、外部熱交換器30の下流側にあ
る第1の二次回路26および第2の二次回路36の分枝部に接続された第2のポ
ートとを有している。
な手段によって制御される。
して図1から図3に示される接続形態と類似の接続形態(または分離形態)を成
すように設定されても良い。
は、冷却回路48の冷却剤が、外部熱交換器30および冷却熱交換器50の両方
を通じて流れるように設定されても良い。このような設定は、異常な過熱に晒さ
れるエンジンを効率的に冷却することが望ましい場合に有益である。なぜなら、
この形態においては、外部熱交換器30が、冷却熱交換器50の熱交換領域に付
加されているからである。
ーム内に配置することができる。特に、これら2つの熱交換器30、50を通る
空気流の方向に対して略垂直な平面への熱交換器30、50の投影が、少なくと
も部分的に重なり合うように、熱交換器30、50を前後に(積み重ね形態で)
配置することができる。あるいは、これら2つの熱交換器30、50を通る空気
の流れ方向に対して略垂直な平面への熱交換器30、50の投影が重なり合わな
いように、熱交換器を左右(モザイク形態で)に配置することができる。
互に接続され、これによって、エンジンルーム内に装着される前に予め組み立て
ることができる単一のモジュールを形成しても良い。
第1の実施形態においては、冷却回路48の冷却剤を、外部熱交換器30および
冷却熱交換器50の両方を通じて流す設定に適したバイパス弁52、54を提供
することができる。
を示す概略図である。
を示す概略図である。
の部分図である。
Claims (10)
- 【請求項1】 低温源(16)から熱を奪って、該熱を高温源(18)に伝
達する冷媒流体のための主圧縮回路(14)を備えたヒートポンプ(12)と、 冷却熱交換器(50)に接続された冷却剤液体のための冷却回路(48)を備
え、自動車の発熱部品を冷却するための冷却手段とを有し、 低温源(16)または高温源(18)が、冷媒/冷却剤熱交換器(24、34
)を有し、該冷媒/冷却剤熱交換器(24、34)が、少なくとも2つの熱交換
器に対して選択的に接続可能な冷却剤液体のための二次回路(26、36)に対
して、主冷媒回路(14)を熱的に結合し、 二次回路(26、36)が、冷却熱交換器(50)と、外部熱交換器(30)
と、高温または低温熱交換器(32、39)とに対して、選択的に接続可能であ
ることを特徴とする自動車温度調節装置。 - 【請求項2】 低温源(16)が、冷却熱交換器(50)と、外部熱交換器
(30)と、低温熱交換器(32)とに選択的に接続可能な第1の二次冷却剤回
路(26)に対して、主冷媒回路を熱的に結合する第1の冷媒/冷却剤熱交換器
(24)を備え、 高温源(18)が、冷却熱交換器(50)と、外部熱交換器(30)と、高温
熱交換器(39)とに選択的に接続可能な第2の二次冷却剤回路(36)に対し
て、主冷媒回路(14)を熱的に結合する第2の冷媒/冷却剤熱交換器(34)
を備え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】 第1および第2の二次回路(26、36)が、3ポート式の
第1のバイパス弁(52)と3ポート式の第2のバイパス弁(54)とを介して
、冷却回路(48)に接続可能であり、 3ポート式の第1のバイパス弁(52)が、第1および第2の冷媒/冷却剤熱
交換器(24、34)の出口に接続された第1のポートと、外部熱交換器(30
)の入口に接続された第2のポートと、冷却熱交換器(50)の上流側にある冷
却回路(48)の分枝部に接続された第3のポートとを有し、 3ポート式の第2のバイパス弁(54)が、第1および第2の冷媒/冷却剤熱
交換器(24、34)の入口に接続された第1のポートと、冷却熱交換器(50
)の下流側にある冷却回路(48)の分枝部に接続された第2のポートと、外部
熱交換器(30)の出口に接続された第3のポートとを有することを特徴とする
、請求項2に記載の装置。 - 【請求項4】 第1および第2の二次回路(26、36)が、2ポート式の
第1のバイパス弁(56)と2ポート式の第2のバイパス弁(58)とを介して
、冷却回路(48)に接続されるのに適し、 2ポート式の第1のバイパス弁(56)が、冷却熱交換器(50)の上流側に
ある冷却回路(48)の分枝部に接続された第1のポートと、外部熱交換器(3
0)の上流側にある第1および第2の二次回路(26、36)の分枝部に接続さ
れた第2のポートとを有し、 2ポート式の第2のバイパス弁(58)が、冷却熱交換器(50)の下流側に
ある冷却回路(48)の分枝部に接続された第1のポートと、外部熱交換器(3
0)の下流側にある第1および第2の二次回路(26、36)の分枝部に接続さ
れた第2のポートとを有することを特徴とする、請求項2に記載の装置。 - 【請求項5】 冷却熱交換器(50)が、冷却剤/空気熱交換器であること
を特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載の装置。 - 【請求項6】 冷却回路(48)の冷却剤液体が、水と不凍液との混合物で
あることを特徴とする、請求項1から5のいずれか一項に記載の装置。 - 【請求項7】 外部熱交換器(30)および冷却熱交換器(50)が、互い
に接続されることにより、自動車内に装着される前に予め組み立てられるのに適
した単一のモジュールを形成することを特徴とする、請求項1から6のいずれか
一項に記載の装置。 - 【請求項8】 発熱部品がモータであることを特徴とする、請求項1から7
のいずれか一項に記載の装置。 - 【請求項9】 少なくとも一方の二次回路(26、36)の冷却剤液体を、
外部熱交換器(30)および冷却熱交換器(50)の両方を通じて循環させるこ
とを特徴とする、請求項1から8のいずれか一項に記載の装置を実施する方法。 - 【請求項10】 冷却回路(48)の冷却剤液体を、外部熱交換器(30)
および冷却熱交換器(50)の両方を通じて循環させることを特徴とする、請求
項2に従属する請求項4に記載された装置、または請求項4に従属する請求項5
あるいは請求項6に記載された装置の実施方法。
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FR0006116A FR2808738B1 (fr) | 2000-05-15 | 2000-05-15 | Dispositif de regulation thermique perfectionne a pompe a chaleur pour vehicule automobile |
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FR0015365A FR2808741B1 (fr) | 2000-05-15 | 2000-11-28 | Dispositif de regulation thermique pour vehicule automobile et procedes pour la mise en oeuvre de ce dispositif |
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WO (1) | WO2001087652A1 (ja) |
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