JP2007507382A - ヒートポンプを有する空調設備 - Google Patents

Abstract

【課題】 空調設備を改良する。
【解決手段】 冷凍剤によって貫流される循環（２）を有し、その循環内に、冷凍剤圧縮器（３）と第１の熱交換器（４）、内側の熱交換器（５）、膨張機構（７）および第２の熱交換器（８）が配置されている。ＡＣ駆動においては第１の熱交換器（４）がガスクーラーとして、第２の熱交換器（８）が蒸発器として用いられる。ヒートポンプ駆動のために、冷凍剤の流れ方向を反転させる装置が設けられており、流れ方向が反転された場合に内側の熱交換器（５）を機能しないようにする手段が設けられている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載された、特に自動車のための、空調設備（すなわち、冷凍剤によって貫流される循環を有し、前記循環内に冷凍剤圧縮器と第１の熱交換器、内側の熱交換器、膨張機構および第２の熱交換器が配置されており、ＡＣ駆動においては第１の熱交換器がガスクーラーとして、第２の熱交換器が蒸発器として用いられる、空調設備、特に自動車空調設備）に関する。

この種の空調設備は、従来技術（たとえば、特許文献１を参照）から知られており、それにおいては空調設備はヒートポンプとしても駆動することができ、その場合に低温循環へ供給されなければならないエネルギは、自動車の損失エネルギから、従って熱い冷却剤の熱エネルギからもたらされ、それはその他においては利用されずに自動車のクーラーを介して周囲へ逃がされていた。そのために熱交換器が設けられており、それが空調設備のヒート駆動において冷凍剤のための蒸発器として用いられ、その場合に冷凍剤を蒸発させるためのエネルギが熱いエンジン冷却剤から取り出されるので、冷却剤エネルギの利用によって冷凍剤が蒸発する。

しかし、この種の空調設備は、まだ解決されていない要望を有している。
ドイツ特許公報ＤＥ３６３５３５３

本発明の課題は、改良された空調設備を提供することである。

この課題は、請求項１の特徴を有する空調設備（すなわち、ヒートポンプ駆動のために、冷凍剤の流れ方向を反転させる装置が設けられており、かつ、流れ方向が反転された場合に内側の熱交換器を機能しないようにする手段が設けられていることを特徴とする空調設備）によって解決される。好ましい形態が、従属請求項の対象である。

発明の実施形態

本発明によれば、循環を有する空調設備、特に自動車空調設備が設けられており、その循環内に冷凍剤圧縮器、ガスクーラー、内側の熱交換器、膨張機構および蒸発器が配置されており、ヒートポンプ駆動のために冷凍剤の流れ方向を反転させる装置が設けられており、かつ流れ方向が反転された場合に内側の熱交換器を機能しないようにする手段が設けられている。ノーマル駆動において、従ってＡＣ駆動において、ガスクーラー（第１の熱交換器）から膨張機構への冷凍剤の流れと蒸発器（第２の熱交換器）から冷凍剤圧縮器への冷凍剤の流れが、内側の熱交換器を介して結合されている。それに対してヒートポンプ駆動においては、内側の熱交換器が迂回されるので、冷凍剤流の間の熱的な結合が行われない。配置全体は、冷凍剤循環内の付加的なコンポーネントなしで、ヒートポンプの簡単な形成を可能にする。

流れ方向が反転された場合に内側の熱交換器を機能しないようにする手段は、好ましくは２つの逆止め弁を有しており、それら逆止め弁は内側の熱交換器に対して平行に設けられた、対応する導管内に配置されている。その場合に逆止め弁を、内側の熱交換器に、あるいはその中に設けることもできる。

流れ方向を反転させる装置は、好ましくは、冷凍剤圧縮器に、あるいはその中に設けられた吸込み圧接続端と高圧接続端を交差接続に切替える、然るべき可能性によって形成される。

循環内に、好ましくは、２つの逆平行のバイパスを備えた膨張機構が設けられている。これは、好ましくは、２つの流れ方向に依存する逆平行のバイパスを備えたオリフィス膨張機構である。

ヒートポンプ駆動においては、蒸発器が加熱機能を引き受ける。

好ましくは、冷凍剤としてＣＯ_２が使用される。しかし、他の冷凍剤も可能である。

好ましくはコンプレッサ制御弁と、冷凍剤流れ方向を切り替える装置が電気的に制御される。

特に、低温出力（ＡＣ駆動）とヒートポンプの加熱出力を制御するための、冷凍剤圧縮器の調節可能なストローク体積が、効果的である。

以下、図面を参照しながら、実施例を用いて本発明を詳細に説明する。

空調設備１は、冷凍剤圧縮器３、流れ方向においてその後段に接続されている、ＡＣ駆動においてガスクーラーとして用いられる第１の熱交換器４、内側の熱交換器５、２つの逆平行のバイパスを備えた膨張機構７および、ＡＣ駆動において蒸発器として用いられる第２の熱交換器８を備えた、循環２を有している。

循環２は、ＡＣ駆動においては、図１に示すように、冷凍剤によって時計方向に貫流される。その場合に内側の熱交換器５内で、第１の熱交換器４から来る冷凍剤と第２の熱交換器８から来る冷凍剤との間で熱交換が行われる。

冷凍剤圧縮器３に、あるいはその中に設けられた吸込み圧接続端と高圧接続端の交差接続によってヒートポンプ駆動へのモード変更が行われた場合には、内側の熱交換器４は該当する導管内の逆止め弁９の配置に基づいて機能しなくなる。反転した貫流方向に基づいて、循環２は、図２に示すように、反時計方向に貫流される。その場合に第１の熱交換器４が蒸発器の機能を引き受け、そして第２の熱交換器８がヒーターとして作用する。

２つの逆平行のバイパスを有するように形成された膨張機構７は、外部の手段なしで、両方の駆動モード、すなわちＡＣ駆動とヒートポンプ駆動において使用することができる。

本発明に基づく空調設備をＡＣ駆動において概略的に示しており、この駆動において重要なコンポーネントのみが示されている。 図１の空調設備をヒートポンプ駆動において概略的に示している。

符号の説明

１ 空調設備
２ 循環
３ 冷凍剤圧縮器
４ 第１の熱交換器
５ 内側の熱交換器
７ 膨張機構
８ 第２の熱交換器
９ 逆止め弁
１０ 導管

Claims (11)

1. 冷凍剤によって貫流される循環（２）を有し、前記循環内に冷凍剤圧縮器（３）と第１の熱交換器（４）、内側の熱交換器（５）、膨張機構（７）および第２の熱交換器（８）が配置されており、ＡＣ駆動においては第１の熱交換器（４）がガスクーラーとして、第２の熱交換器（８）が蒸発器として用いられる、空調設備、特に自動車空調設備（１）において、
   ヒートポンプ駆動のために、冷凍剤の流れ方向を反転させる装置が設けられており、かつ、流れ方向が反転された場合に内側の熱交換器（５）を機能しないようにする手段が設けられていることを特徴とする空調設備。
2. 流れ方向が反転された場合に内側の熱交換器（５）を機能しないようにする手段が、２つの逆止め弁（９）を有していることを特徴とする請求項１に記載の空調設備。
3. 冷凍剤の流れ方向を反転させる装置が、冷凍剤圧縮器（３）に、あるいはその中に設けられた吸込み圧接続端と高圧接続端の交差接続を有していることを特徴とする請求項１または２に記載の空調設備。
4. 逆止め弁（９）が、内側の熱交換器（５）に、あるいはその中に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の空調設備。
5. 冷凍剤圧縮器（３）が、２つの方向に駆動可能であり、あるいは、それに応じて作用する、導管と弁の構成を有していることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の空調設備。
6. 循環（２）内に、逆平行のバイパスを有する膨張機構（７）が設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の空調設備。
7. ＡＣ駆動において蒸発器として用いられる熱交換器（８）が、ヒートポンプ駆動においてはヒーターとして機能することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の空調設備。
8. 冷凍剤として、ＣＯ_２が使用されることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の空調設備。
9. コンプレッサ制御弁と、冷凍剤流れ方向を切り替える装置が、電気的に制御されることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の空調設備。
10. 冷凍剤圧縮器（３）のストローク体積が調節可能であることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の空調設備。
11. 請求項１から１０のいずれか１項に記載の空調設備（１）を駆動する方法であって、その場合にヒートポンプ駆動においては循環（２）が、冷凍剤のノーマルな流れ方向と逆に貫流されて、内側の熱交換器（５）が迂回される、空調設備を駆動する方法。
    

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