JP2005096757A - エアコンディショナおよびエアコンディショナを運転するための方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】特に動的な運転形式において高い効率および信頼性の良い機能を補償する。
【解決手段】特に内燃機関により駆動される車両に用いられるCO2エアコンディショナの、少なくとも1つのエバポレータ24と圧縮機12とガスクーラ14と膨張機構20と液状冷媒のためのアキュムレータ28とを備えた冷媒回路10に、アキュムレータ28からの液状媒体の排出を制御することを可能にする別の手段46,48,52が設けられている。
【選択図】図3
【解決手段】特に内燃機関により駆動される車両に用いられるCO2エアコンディショナの、少なくとも1つのエバポレータ24と圧縮機12とガスクーラ14と膨張機構20と液状冷媒のためのアキュムレータ28とを備えた冷媒回路10に、アキュムレータ28からの液状媒体の排出を制御することを可能にする別の手段46,48,52が設けられている。
【選択図】図3
Description
本発明は、自動車に用いられる空調装置、つまりエアコンディショナ、特に内燃機関により駆動される車両に用いられるCO2エアコンディショナであって、少なくとも1つのエバポレータと圧縮機とガスクーラもしくはコンデンサと膨張機構と液状冷媒のためのアキュムレータとが設けられていて、これらのコンポーネントが互いに接続されてエアコンディショナの冷媒回路を形成している形式のものに関する。
さらに本発明は、少なくとも1つのエバポレータと圧縮機とガスクーラもしくはコンデンサと膨張機構と液状冷媒のためのアキュムレータとを備えたエアコンディショナ、特に内燃機関により駆動される車両に用いられるCO2エアコンディショナを運転するための方法に関する。
最近では、ハイクラスの自動車だけでなくミドルクラスの自動車にも、暖房装置もしくはヒータの他に空調装置、つまりエアコンディショナが標準装備される傾向にある。このようなヒータおよび/またはエアコンディショナ(以下、単に「エアコンディショナ」と呼ぶ)は冷媒回路を有しており、この冷媒回路は少なくとも1つの蒸発器、つまりエバポレータと、コンプレッサと、コンデンサもしくはガスクーラと、膨張弁と、液状冷媒のためのアキュムレータ(Sammler)と、さらに場合によってはオイルセパレータとを有している。
公知のエアコンディショナ、特に圧縮式エアコンディショナでは、一般にまず冷媒の圧縮が圧縮機、つまり「エアコンコンプレッサ」または単純に「コンプレッサ」と呼ばれている圧縮機により実施され、これにより冷媒の内部エネルギが高められる。圧縮された冷媒は引き続き、凝縮器もしくはコンデンサにおいて熱交換により冷却される。このときに冷媒は、熱交換に伴う放熱に基づいて液化する。引き続き、液化された冷媒は絞り部、たとえば膨張機構を通って案内される。冷媒が膨張機構を通過する際に、冷媒は膨張する。膨張機構には、一般にエバポレータが後置されており、このエバポレータは熱交換器として運転され、これにより自由となった冷熱は別の媒体へ引き渡される。この別の媒体とは、たとえば車両の暖房システムもしくは冷房システムに供給され得る空気であってよい。
公知先行技術に基づき、エアコンディショナの熱効率を改善するために、閉じた冷媒回路の高圧側で、コンデンサ内に存在する冷媒を超臨界的な状態にもたらし、これによりエアコンディショナの熱交換能力を改善することを可能にする冷媒を使用することが知られている。コンデンサはこの場合にはガスクーラと呼ばれる。なぜならば、もはや凝縮は行われず、超臨界的なガスの冷却しか生ぜしめられないからである。さらに、超臨界的な圧縮機型冷凍機械により、より小さな圧縮比を有する冷媒を使用することができるようになる。冷媒としてCO2が使用されると、冷凍ユニットの超臨界的な運転形式が必要となる。すなわち、コンデンサ内では冷媒が凝縮されるのではなく、ガスが超臨界的な状態で冷却されるだけとなる。
部分的に、冷媒回路に設けられた膨張機構としてオリフィスが使用される。このような形式の冷媒回路では、アキュムレータ、つまり液体分離器・蓄え器が、冷媒の流れ方向で見てエバポレータの下流側で冷媒回路に組み込まれなければならない。膨張機構として膨張弁が使用され、しかもエバポレータの充填が制御されない場合には、同じく流れ方向で見てエバポレータの下流側にアキュムレータが設けられなければならない。
冷媒回路の膨張機構に設けられた絞り部を制御することにより、熱力学的な循環プロセスの高圧側における圧力を開ループ式もしくは閉ループ式に制御することができる。こうして、エアコンディショナの固有冷凍能力を変化させることが可能となる。すなわち、熱力学的な冷媒回路の高圧側の圧力を、たとえばガスクーラ出口の温度または周辺温度に関連して調節することにより、最大有効成績係数を得ることが可能となる。
特に、その熱力学的な特性に基づいて超臨界的な領域において熱を放出する冷媒を有する冷凍装置では、放熱時に温度は無関係に圧力を調節することができる。湿り蒸気領域での放熱を有する冷媒に比べてこのような付加的な自由度を有利に利用できるようにするために、膨張機構として開ループ式および/または閉ループ式に制御可能な膨張弁を使用することが知られている。
特に冷媒としてCO2が使用される場合には、膨張弁によって冷凍回路内の高圧の閉ループ式制御(Regelung)が行われるので、エバポレータの充填には影響が与えられない。
エバポレータの不十分な充填はエバポレータの出力減少を招く。さらに、冷媒の過熱が生じる。このような過熱はエアコンディショナの冷却された空気流の不均一な温度分布を生ぜしめる。
このような場合には、エバポレータの背後に配置されたアキュムレータが冷媒の質量流量の不均一性を補償しなければならない。このような不均一性は、たとえば車両加速に基づいたコンプレッサの回転数増大時に生じる。このときに冷媒質量流量は増大するが、増大した冷媒量を最初にエバポレータにより蒸発させることはできない。エバポレータの下流側でまだ液状の冷媒、つまり蒸発されなかった冷媒は、アキュムレータにおいて分離されかつ蓄えられる。次いで、回転数が減少すると、この液状冷媒はアキュムレータから再びエバポレータへ搬送されなければならない。このことは、たとえば液状冷媒をコンプレッサによってアキュムレータから吸い出し、かつ回路内へ搬送することにより行われる。この効果を改善するためには、公知先行技術に基づき、アキュムレータ内に配置されているU字形管の下面に開口を設けることが知られている。この開口を用いて一層多くの液状冷媒をアキュムレータから吸い出すことができる。しかし、この効果は制限されている。なぜならば、アキュムレータに設けられた開口が大き過ぎると、圧縮機における液体衝撃を招いてしまうからである。
本発明の課題は、公知先行技術から出発して、特に動的な運転形式において高い効率および信頼性の良い機能が補償され得るような冷媒回路を備えたエアコンディショナを提供することである。
さらに本発明の課題は、このようなエアコンディショナを運転するために適した方法を提供することである。
この課題を解決するために本発明のエアコンディショナの構成では、冷媒回路に、アキュムレータからの液状媒体の排出を制御することを可能にする別の手段が設けられているようにした。
さらに上記課題を解決するために本発明の方法では、エバポレータの充填を、アキュムレータからの液状冷媒の吸出しにより制御することができるようにした。
エアコンディショナ、特に内燃機関により駆動される車両に用いられるCO2エアコンディショナの本発明による冷媒回路は、少なくとも1つのエバポレータと圧縮機とガスクーラもしくはコンデンサと膨張機構とを有しており、これらのコンポーネントは互いに接続されて1つの回路を成している。さらに、本発明による冷媒回路は、アキュムレータからの液状冷媒の排出を制御することを可能にする別の手段を有しているので、エアコンディショナの全ての運転点においてエバポレータは十分に充填されている。
本発明による手段は、液状冷媒を冷媒回路のアキュムレータ(液体分離・蓄え器)から再びエバポレータ内へ搬送することを可能にする。このことはたとえばコンプレッサの回転数減少時に必要となる。このような搬送は、液状冷媒をアキュムレータから吸い出しかつ直接にエバポレータ内へ搬送することにより行われる。こうして、たとえば公知先行技術による装置の場合に液状冷媒の過剰吸出しにより生ぜしめられる恐れのある、圧縮機における液体衝撃を回避することが可能となる。
本発明による冷媒回路は有利には、自動車のその都度の運転状態に対応した液状冷媒の量をエバポレータに供給することを可能にする。こうして、液状冷媒があらかじめエバポレータにおいて冷熱形成のために利用されることなしに液状冷媒が吸い出されてしまうことを回避することが可能となる。もしも自動車の全ての運転状態において液状冷媒が吸い出されてしまうと、回転数低減が実施されてからある程度の時間が経過した後に、エバポレータが十分に充填されて、過剰の冷媒が再びエバポレータから液体の状態で再びエバポレータへ流入してしまう結果となる。このことは冷媒回路の冷凍能力の損失および効率の損失となる。なぜならば、この相応する冷媒成分はたしかに圧縮されなければならないが、しかしこの冷媒成分は、エバポレータにおいて蒸発されなかったので冷凍能力のためには役立たなかったからである。
エアコンディショナ、特に自動車に用いられるCO2エアコンディショナを運転するための本発明による方法は、有利にはエバポレータの制御可能な充填あるいはまた永続的な充填を有している。こうして、エアコンディショナの運転条件にエバポレータの充填度を最適化して適合させることが可能となる。エアコンディショナを運転するための本発明による方法では、エバポレータの充填が冷媒回路のアキュムレータからの液状冷媒の排出により開ループ式および/または閉ループ式に制御されると有利である。開ループ式または閉ループ式に制御可能なポンプは、たとえば冷媒回路のエバポレータの目下の過熱と関連した制御量により起動制御され得る。
請求項2〜請求項12もしくは請求項14〜請求項16にそれぞれ記載の特徴により、本発明による冷媒回路もしくはCO2エアコンディショナを運転するための本発明による方法の有利な改良が可能になる。
本発明による冷媒回路の有利な実施態様では、前記手段が、冷媒回路のアキュムレータからの液状冷媒の制御された排出のためにポンプを有しており、このポンプは、アキュムレータから液体の一部を吸い出して、冷媒回路のエバポレータ内に直接に噴射することを可能にする。これにより、コンプレッサ、ガスクーラおよび膨張弁を経由する回り道をとることなしにアキュムレータからエバポレータ内へ常時液体が搬送される。こうして、コンプレッサ内の液体衝撃の危険を減少させることができる。
本発明による冷媒回路では、液状冷媒をアキュムレータから導出してポンプに供給することを可能にする相応する接続手段が設けられている。これにより、ポンプはこの液状冷媒を直接にエバポレータに供給する。したがって、ポンプがエバポレータの上流側に配置されていて、相応する接続手段を介してエバポレータに直接に接続されていると有利である。
膨張機構およびポンプは1つにまとめられて1つの構成ユニットを形成することができる。本発明による冷媒回路の特別な実施態様では、ポンプが冷媒回路の膨張機構に機械的に組み込まれていてよい。このことは、本発明による冷媒回路の特にコンパクトな構成を可能にする。択一的な実施例では、ポンプがエバポレータの入口側に配置されているか、あるいはまたアキュムレータ自体に組み込まれていてもよい。
本発明によるエアコンディショナの別の特別な実施態様では、アキュムレータから液状冷媒を吸い出すためのポンプを直接に冷媒回路の膨張機構としても形成することが可能となる。
冷媒回路のアキュムレータから液状冷媒を排出するためのポンプは開ループ式および/または閉ループ式に制御可能なポンプであると有利である。これにより、アキュムレータからの液状冷媒によるエバポレータの充填をエアコンディショナの実際の運転条件に各個に適合させることができる。したがって、たとえば自動車エアコンディショナにおいて生じるような冷媒回路の動的な運転形式では、エバポレータの完全な充填が常に保証され得る。「動的な運転形式」とは、たとえばエアコンコンプレッサの回転数変化に基づいた冷媒の質量流量変化を意味する。こうして、冷媒回路の最大可能な冷凍能力を提供することが可能となる。
本発明による冷媒回路の択一的な別の実施態様では、ポンプがジェットポンプの形で実現されている。たとえば冷媒回路の膨張装置の一部として形成されているこのジェットポンプにより、アキュムレータから液体の一部が常時吸い出されて、直接に、つまりコンプレッサを迂回して、エバポレータ内へ噴射される。これにより、液体はアキュムレータからエバポレータへ常時搬送されるようになる。ジェットポンプは電子制御される膨張弁と相まっても、単独または本発明による冷媒回路の膨張装置のオリフィスと一緒でも使用され得る。
エアコンディショナ、特に内燃機関により駆動される車両に用いられるCO2エアコンディショナを運転するための本発明による方法は、エバポレータの充填を、相応する冷媒量の制御により制御し得ることを可能にする。冷媒としてCO2を有するエアコンディショナでは、高圧の制御が、たとえば冷媒回路の効率に関する利点を有しているので、たとえば膨張機構による圧力制御が必要となる。しかし、膨張機構を用いた冷媒回路内の高圧の制御は、これまで公知先行技術によるシステムにおいては、エバポレータの充填を制御し得ることを阻止している。
特に本発明による方法を用いると、液状冷媒をアクティブにかつ規定された形でアキュムレータから吸出し、そしてコンプレッサの迂回下に直接に再びエバポレータ内へ噴射することが可能になる。このことは、圧縮機における液体衝撃の危険を減少させるので有利である。これにより、エバポレータの充填を、冷媒回路の冷凍能力の最適化に合わせて調整することができる。
本発明による方法では、エバポレータ内への液状冷媒の噴射のための開ループ制御量および/または閉ループ制御量がエバポレータの実際の過熱と関連付けられている。このことは、エアコンディショナの実際の運転状態に適合された迅速なエバポレータ充填を可能にする。これによって、冷媒回路の可能となる十分な冷凍能力が提供されている。さらに、こうして、エアコンディショナの冷却された空気流の均一な温度分布を達成することができる。
本発明による冷媒回路もしくはCO2エアコンディショナを運転するための本発明による方法のさらに別の利点および特徴は、以下に記載の本発明を実施するための最良の形態に記載されている。
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面につき詳しく説明する。
図1には、公知先行技術によるCO2エアコンディショナの冷媒回路が示されている。この冷媒回路10はコンプレッサ12を有しており、このコンプレッサ12は、たとえば電気的に駆動されるか、あるいはまた相応するクラッチエレメントを介して自動車の内燃機関によって駆動されてもよい。コンプレッサ12では、まず冷媒の圧縮が実施され、これにより冷媒の内部エネルギが高められる。圧縮された冷媒はコンデンサまたはガスクーラ14内で熱交換により冷却され、このときにその内部熱エネルギの一部を放出するので、冷媒は液化する。
コンプレッサ12とコンデンサまたはガスクーラ14との間には、オイルセパレータ16が設けられていてよい。このオイルセパレータ16は、ガス状の冷媒中に含まれているオイル残分を分離し、相応する接続手段を介して前記オイル残分を、たとえばコンプレッサ12に潤滑のために提供する。
冷媒として遷臨界的(transkritisch)な冷媒、たとえばCO2が使用されると、この冷媒はガスクーラ14内で凝縮されるのではなく、冷却されるに過ぎない。これにより、この場合には、コンデンサではなくガスクーラと呼ばれる。オプショナルには、このような冷媒回路において、冷媒の温度をさらに低下させるために内部の熱交換器18が設けられていてよい。
冷媒は膨張機構20、たとえば制御可能な膨張弁を介して膨張され、冷却され、ひいては液化される。膨張機構20には、一般にエバポレータ24が後置されている。すなわち、膨張機構20の下流側にはエバポレータ24が配置されている。このエバポレータ24は熱交換器として運転され、これにより自由となった冷熱は別の媒体へ引き渡される。この別の媒体は、たとえば車両暖房システムもしくは車両冷房システム(図1には図示しない)に供給される空気であってよい。
膨張機構20として膨張弁が使用され、そして後置されたエバポレータ24の充填が制御されないようにこの膨張弁が運転される場合、アキュムレータ28、つまり液体分離・蓄え器が必要となる。部分的に、公知先行技術による冷凍装置では膨張機構としてオリフィスも使用される。その場合でも、流れ方向で見て冷媒回路の下流側で冷媒回路にアキュムレータ28が組み込まれなければならない。特に公知先行技術によるCO2−冷凍回路を用いると、膨張弁22によって高圧レベルの制御が行われるので、この場合にはエバポレータの充填は制御され得ない。アキュムレータ28は第1に、エバポレータの下流側でまだ冷媒中に存在している液状成分を分離し、この液状成分を、たとえばアキュムレータの下側の範囲に集める。アキュムレータはさらに、システムの小さな漏れを補償できるようにするために冷媒を蓄えるという役目をも有している。
さらに、図1に示した公知先行技術によるエアコンディショナのアキュムレータは、冷媒の質量流量の不均一性を補償する役目を有している。このような不均一性は、たとえばコンプレッサの回転数増大時に発生する。このときに、冷媒の質量流量は増大するが、この場合、エバポレータが最初に冷媒増大分を蒸発させ得ることなしに増大する。エバポレータの下流側でまだ液状の、つまり蒸発されなかった冷媒は、アキュムレータ内で分離されかつ蓄えられる。次いで、コンプレッサのあとからの回転数減少時に、液状冷媒はアキュムレータから再びエバポレータ内へ搬送されなければならない。このことは、液状冷媒をコンプレッサによってアキュムレータから吸い出して、冷媒回路10内へ搬送することにより行われる。
したがって、この効果を改善するためには、公知先行技術に基づき、アキュムレータ28内に配置されたU字形管30の下面に開口32を設け、この開口32によってより多くの液状冷媒を吸い出すことができるようにすることが知られている。これに関連した構成は図2に示したアキュムレータ28の詳細図に図示されている。冷媒は接続手段34を介して到来してアキュムレータ28に供給され、そしてたとえばバッフルプレート36によって分散される。冷媒の液状成分38はアキュムレータ28の下側の範囲に溜まり、それに対してガス状成分40は液面レベル42よりも上方に認められる。
アキュムレータ28の内部に配置されたU字形管30は第1の開口44を有している。この第1の開口44はアキュムレータ28のガス状成分40が存在するガス室に突入している。U字形管30の下側の範囲には、付加的な開口32が設けられていると有利であり、この場合、この付加的な開口32は液体の範囲に位置する。
回転数減少時では、冷媒がアキュムレータ28からエバポレータ24に再び供給されなければならない。このことは、冷媒をコンプレッサ12によってアキュムレータ28から吸い出して、冷媒回路10内へ搬送することにより行われる。この効果を改善するために、U字形管30の下面に前記開口32が設けられており、この開口32によって液状冷媒を吸い出すことができる。
このような配置形式において不都合となるのは、第1に開口32の寸法が大き過ぎると、過度に強力な液体吸出しが行なわれ、このことがその後に圧縮機もしくはコンプレッサ12における液体衝撃を招く恐れがあることである。第2に開口32が過度に大きく設定されていると、エアコンディショナの全ての運転状態において液状冷媒は、この液状冷媒があらかじめエバポレータ24において冷熱形成のために使用され得ることなしに吸い出される。このことは冷凍能力の損失およびシステム効率の損失となる。なぜならば、この冷媒成分はたしかに引き続き圧縮されなければならないが、しかしその前に冷凍能力のために寄与していなかったからである。それというのは、この冷媒成分はエバポレータ内で蒸発されなかったからである。これによって、このシステムの、可能となる十分な冷凍能力が提供されなくなっている。
図3には、本発明による冷媒回路の実施例が概略的に図示されている。公知先行技術(図1参照)に基づき知られているコンポーネントの他に、本発明による冷媒回路はポンプ46を有している。このポンプ46は図3に示した実施例ではジェットポンプ48として形成されている。ポンプ46もしくはジェットポンプ48は冷媒回路の膨張機構20とエバポレータ24との間に配置されている。アキュムレータ28の、液状冷媒で満たされた下側の端部50の範囲は、接続手段52を介してジェットポンプ48に接続されているので、液体の一部はアキュムレータ28から吸い出されて、直接にエバポレータ24内に噴射され得る。エバポレータ24はアキュムレータ28からの液状冷媒で常時かつ迅速に充填されることが有利である。さらに、接続手段52は制御エレメント、たとえば弁を有していてもよく、その場合、この制御エレメントを用いて、吸い出された冷媒の量を調節することができる。
別の実施態様では、ジェットポンプ48と膨張機構20とが、たとえば1つにまとめられて構成ユニットを成していてもよい。特にジェットポンプ48は単独の膨張機構として形成されかつ利用されてもよい。
接続手段52を介して、液状冷媒はアキュムレータ28からジェットポンプ48に供給され、そしてこのジェットポンプ48から直接にエバポレータ24に供給される。この場合、特に液状冷媒をコンプレッサ12によって吸い出す必要はなくなるので、本発明による冷媒回路もしくは該冷媒回路を基礎とする本発明による方法では、コンプレッサ12における液体衝撃の危険が著しく減じられる。
エアコンディショナの本発明による冷媒回路もしくは本発明による方法は、図示の実施例に限定されるものではない。
エアコンディショナの本発明による冷媒回路は、冷媒としてのCO2の使用に限定されるものではない。別の冷媒、たとえばR134aも同じく使用することができる。
特に、本発明による冷媒回路はジェットポンプの使用に限定されるものではない。別のポンプ、特に開ループ式もしくは閉ループ式に制御可能なポンプも、本発明による方法のために有利に使用され得る。
閉ループ式に制御可能なポンプが使用されると、このポンプを、たとえばエバポレータにおける過熱に相応して作動させることができる。この過熱は、エバポレータからの冷媒の流出温度T02から、エバポレータからの冷媒の流出圧P02に相当する相平衡温度T02idealを差し引いた分の温度差である。過熱が規定の値、たとえば5ケルビンを超えるときは常にポンプを相応して起動制御することができる。この場合、ポンプの起動制御は、たとえばこの設定可能な限界値からの目下の温度の偏差に対して比例して行うことができる。すなわち、過熱はエバポレータにおける冷媒の温度差(流出温度T02−流入温度T01)の測定により求めることができる。同じく、エバポレータからの冷媒の流出圧P02を測定し、相応する相平衡温度T02idealを計算により決定し、そしてエバポレータからの冷媒の流出温度T02を測定することによっても、エバポレータにおける過熱を求めることが可能である。
相応する圧力降下が特性線に基づいて計算により補償される場合には、択一的に膨張機構とコンプレッサとの間の低圧側における別の圧力を利用することもできる。
本発明によるエアコンディショナは、冷媒回路内の内部熱交換器の使用に限定されるものではない。
10 冷媒回路
12 コンプレッサ
14 ガスクーラ
16 オイルセパレータ
18 熱交換器
20 膨張機構
22 膨張弁
24 エバポレータ
28 アキュムレータ
30 U字形管
32 開口
34 接続手段
36 バッフルプレート
38 液状成分
40 ガス状成分
42 液面レベル
44 開口
46 ポンプ
48 ジェットポンプ
50 端部
52 接続手段
12 コンプレッサ
14 ガスクーラ
16 オイルセパレータ
18 熱交換器
20 膨張機構
22 膨張弁
24 エバポレータ
28 アキュムレータ
30 U字形管
32 開口
34 接続手段
36 バッフルプレート
38 液状成分
40 ガス状成分
42 液面レベル
44 開口
46 ポンプ
48 ジェットポンプ
50 端部
52 接続手段
Claims (16)
- 自動車に用いられるエアコンディショナ、特に内燃機関により駆動される車両に用いられるCO2エアコンディショナであって、少なくとも1つのエバポレータ(24)と圧縮機(12)とガスクーラもしくはコンデンサ(14)と膨張機構(20)と液状冷媒のためのアキュムレータ(28)とが設けられていて、これらのコンポーネントが互いに接続されてエアコンディショナの冷媒回路(10)を形成している形式のものにおいて、冷媒回路(10)に、アキュムレータ(28)からの液状媒体の排出を制御することを可能にする別の手段(46,48,52)が設けられていることを特徴とするエアコンディショナ。
- 前記手段(46,48,52)が、アキュムレータ(28)から排出された冷媒がコンプレッサ(12)を迂回してエバポレータ(24)に供給されることを可能にする接続手段(52)を有している、請求項1記載のエアコンディショナ。
- 前記手段(46,48,52)がポンプ(46,48)を有している、請求項1または2記載のエアコンディショナ。
- 前記ポンプ(46,48)が冷媒回路(10)内でエバポレータ(24)の上流側に配置されている、請求項3記載のエアコンディショナ。
- 前記ポンプ(46,48)と、前記少なくとも1つの膨張機構(20,22)とが1つの構成ユニットを形成している、請求項3記載のエアコンディショナ。
- 前記ポンプ(46,48)が機械的に膨張機構(20)に組み込まれている、請求項3または5記載のエアコンディショナ。
- 前記ポンプ(46,48)が冷媒回路(10)の膨張機構(20)として形成されている、請求項3記載のエアコンディショナ。
- 前記ポンプ(46,48)が機械的にエバポレータ(24)に組み込まれている、請求項3記載のエアコンディショナ。
- 前記ポンプ(46,48)が機械的にアキュムレータ(28)に組み込まれている、請求項3記載のエアコンディショナ。
- 前記ポンプ(46,48)がジェットポンプ(48)である、請求項3から9までのいずれか1項記載のエアコンディショナ。
- 前記ポンプ(46,48)が開ループ式および/または閉ループ式に制御可能である、請求項3から10までのいずれか1項記載のエアコンディショナ。
- 前記ポンプ(46,48)のための開ループ制御量および/または閉ループ制御量として、エバポレータ(24)の過熱に関連した量が使用される、請求項11記載のエアコンディショナ。
- 少なくとも1つのエバポレータ(24)と圧縮機(12)とガスクーラもしくはコンデンサ(14)と膨張機構(20)と液状冷媒のためのアキュムレータ(28)とを備えたエアコンディショナ、特に内燃機関により駆動される車両に用いられるCO2エアコンディショナを運転するための方法において、エバポレータ(24)の充填を、アキュムレータ(28)からの液状冷媒の吸出しにより制御することができることを特徴とする、エアコンディショナを運転するための方法。
- 液状冷媒をアキュムレータ(28)から吸出し、かつコンプレッサ(12)を迂回してエバポレータ(24)内に噴射する、請求項13記載の方法。
- 液状冷媒をポンプ(46,48)によって吸い出す、請求項13または14記載の方法。
- エバポレータ(24)内に液状冷媒を噴射するための開ループ制御量および/または閉ループ制御量として、エバポレータ(24)の過熱に関連した量を使用する、請求項14記載の方法。
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Families Citing this family (2)
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---|---|---|---|---|
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US1836318A (en) * | 1926-07-26 | 1931-12-15 | Norman H Gay | Refrigerating system |
DE501093C (de) * | 1929-05-23 | 1930-06-27 | Iwan Kuprianoff | Verfahren zur Erhoehung des Fluessigkeitsumlaufs in Verdampfern von Kaeltemaschinen |
US2099085A (en) * | 1936-06-08 | 1937-11-16 | Alco Valve Company Inc | Superheat control for refrigeration systems |
US2117506A (en) * | 1936-07-31 | 1938-05-17 | George D Reinhardt | Refrigerating apparatus |
US2859596A (en) * | 1955-06-01 | 1958-11-11 | Girton Mfg Company Inc | Refrigeration system |
US4187695A (en) * | 1978-11-07 | 1980-02-12 | Virginia Chemicals Inc. | Air-conditioning system having recirculating and flow-control means |
SU781511A1 (ru) * | 1978-12-13 | 1980-11-23 | Николаевский Ордена Трудового Красного Знамени Кораблестроительный Институт Им. Адмирала С.О.Макарова | Способ работы компрессионной холодильной машины |
JPH04316962A (ja) * | 1991-04-15 | 1992-11-09 | Nippondenso Co Ltd | 冷凍サイクル |
JPH05149633A (ja) * | 1991-11-28 | 1993-06-15 | Nissin Kogyo Kk | 冷凍装置の低圧冷媒液処理方法およびその装置 |
US5493875A (en) * | 1994-08-01 | 1996-02-27 | Kozinski; Richard C. | Vehicle air conditioning system utilizing refrigerant recirculation within the evaporatorccumulator circuit |
-
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9452777B2 (en) | 2012-12-28 | 2016-09-27 | Hitachi Automotive Systems Steering, Ltd. | Power-steering device |
CN106662365A (zh) * | 2014-08-21 | 2017-05-10 | 开利公司 | 基于改进的直接膨胀式蒸发器的冷冻器系统 |
CN106662365B (zh) * | 2014-08-21 | 2021-04-27 | 开利公司 | 基于改进的直接膨胀式蒸发器的冷冻器系统 |
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