JP2013523505A

JP2013523505A - ２つの膨張部材の間に直接配置された熱交換器を含む空調ループ

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Publication number: JP2013523505A
Application number: JP2013500362A
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Inventors: モハメッド、ヤイア
Original assignee: ヴァレオシステムテルミク
Priority date: 2010-03-25
Filing date: 2011-03-09
Publication date: 2013-06-17
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Abstract

本発明は、内部を冷却剤が流れる空調ループ（１４）に関する。空調ループ（１４）は、主熱交換器（１５）と、副熱交換器（１６）と、第１の膨張部材（２６）と、第２の膨張部材（２９）とを含む。副熱交換器（１６）は、空調ループ（１４）において、２つの膨張部材（２６，２９）の間に直接配置される。

Description

本発明は、自動車用の換気、暖房および／または空調装置の分野に関する。本発明は、主熱交換器と、副熱交換器と、供給ユニットとを備えた空調ループを提案する。本発明は、また、この種の空調ループを含んだ空調システムの使用方法を提案する。

自動車には、通常、車両の乗員室に含まれる空気の熱パラメータおよび空力パラメータを調整するための空調システムが設けられている。この調整は、少なくとも１つの気流を、乗員室に送り込むことによって達成される。

空調システムは、主気流を乗員室の内部に送り込む前に、この気流の動きを分流する、主換気、暖房および／または空調装置を備える。主装置は、プラスチック材料製であり、かつ、車両のダッシュボードの下に収容された、フロントケーシングからなる。主装置は、車両の熱パラメータおよび空力パラメータを調整することを意図している。

空調システムは、副換気、暖房および／または空調装置をさらに備え、この副換気、暖房および／または空調装置は、副気流を乗員室の内部に送り込む前、または、副気流を乗員室の外部へ送り出す前に、この気流の動きを分流する。副装置は、副装置または膨張ユニットとして機能する。副装置は、車両内の乗員が着座する、車両のリア領域に位置する。

リア領域は、車両の通常の進行方向に従い、フロント領域の後ろに位置する。

主気流の温度を調整するために、空調システムは、空調ループを備え、空調ループの内部では、冷却剤が流れる。空調ループは、主装置内に収容された主熱交換器と、副装置内に位置する副熱交換器とを備える。主熱交換器は、主気流と冷却剤との間で熱を伝達し、一方、副熱交換器は、副気流と冷却剤との間で熱を伝達する。空調ループは、冷却剤を高圧にするコンプレッサと、冷却剤を高圧から低圧にする２つの膨張部材とをさらに備える。

この空調システムの使用から生じる問題は、主熱交換器および副熱交換器のそれぞれを気流が通る間に、主気流の温度および／または副気流の温度が上昇しないような態様で、主熱交換器および／または副熱交換器が暖房モードで動作することを、システムが可能としないことにある。

さらに、この空調システムは、フロント気流が最初に冷却され、次いで加熱されるような、除湿モードでの動作を可能としない。この空調システムは、主気流および／または副気流を加熱するような態様で、熱ポンプとして使用することはできない。

本発明の目的は、様々なモードで動作可能な、少なくとも主熱交換器および副熱交換器を備えた空調ループを提案することであり、この様々なモードは、主気流が冷却され、一方で次に、副気流を加熱し外部に向けて送出するか、または、副気流を冷却し乗員室に向けて送出することができる、空調モードと、主気流が加熱され、かつ、副気流が加熱され乗員室に向けて送出されるか、または、副気流が冷却され外部に向けて送出される、暖房モードと、空調ループに含まれる冷却剤／外気熱交換器の霜を除去する、少なくとも１つの霜除去モードと、主気流が最初に冷却され、次いで加熱される、除湿モードとを含む。本発明のもう１つの目的は、この種の空調ループの一部を好適に形成する、供給ユニットを提案することである。

本発明に係る空調ループは、内部を冷却剤が流れる空調ループである。空調ループは、主熱交換器と、副熱交換器と、第１の膨張部材および第２の膨張部材とを含む少なくとも２つの膨張部材と、を備える。副熱交換器は、空調ループ内で、２つの膨張部材の間に直接配置される。この空調ループアーキテクチャの利点は、副熱交換器を、エバポレータまたはコンデンサとして使用できることである。２つの膨張部材の存在は、主熱交換器および副熱交換器の内部で、冷却剤温度を調整可能にする。２つの膨張部材の存在は、また、冷却剤の二重の膨張を提供可能にし、これにより、”ＩＨＸ”として知られる内部熱交換器を必要とせずに、空調ループの性能を改善する。これは、内部で高圧の冷却剤と低圧の冷却剤とが同時に流れて、高圧の冷却剤と低圧の冷却剤との間で熱の交換を提供するような内部熱交換器が、この種の空調ループでは必要ないからである。これは、この種の空調ループの製造コストをさらに減少させる。

空調ループは、好ましくは、主ライン内の冷却剤の流れ方向において、コンプレッサと、コンデンサと、三方弁と、第１の膨張部材と、副熱交換器と、第２の膨張部材と、直線貫通弁と、主熱交換器と、アキュムレータとを、この順番で含む主ラインを備える。

空調ループは、好適には、主ライン内でアキュムレータと主熱交換器との間に配置された、第３の膨張部材を備える。

空調ループは、好ましくは、主ラインの三方弁と中間点との間に配置された副ラインを備え、中間点は、第２の膨張部材と直線貫通弁との間に配置される。

好ましくは、副ラインは、副ライン内の冷却剤の移動方向において、冷却剤／外気熱交換器と、電磁弁とを含む。空調ループは、好適には、主ラインの三方弁と中点との間に配置された第１の分岐を備える。

中点は、例えば、主熱交換器と、アキュムレータとの間に位置する。

中点は、また、例えば、主熱交換器と第３の膨張部材との間に位置することもできる。

第１の分岐には、好適には、第１の分岐弁が設けられる。

空調ループは、好ましくは、副ラインの接続点と主ラインの連結点との間に配置された第２の分岐を備え、接続点は、冷却剤／外気熱交換器と電磁弁との間に位置しており、一方、連結点は、三方弁の第１の出口と第１の膨張部材との間に位置する。

第２の分岐には、好適には、第２の分岐弁が設けられる。

好ましくは、少なくとも三方弁と、電磁弁と、直線貫通弁と、第１の分岐弁と、第２の分岐弁とが、供給ユニット内部で共にグループ化される。

供給ユニットは、好適には、第１の膨張部材と、第２の膨張部材とを備える。供給ユニットは、好適には、第３の膨張部材を備える。

本発明に係る空調システムは、この種の空調ループを備えた空調システムであり、空調システムは、主熱交換器を収容する主換気、暖房および／または空調装置をさらに備え、空調システムは、副熱交換器を収容する副換気、暖房および／または空調装置を最終的に備える。主換気、暖房および／または空調装置は、好適には、フロント換気、暖房および／または空調装置内の主気流の流れの方向において、主熱交換器の下流側に配置された内部コンデンサを収容する。

空調システムは、好ましくは、ファンと、車両のエンジンの冷却回路の一部を形成するラジエータと、を備え、ラジエータは、ファンと冷却剤／外気熱交換器との間に配置される。

本発明は、添付書類の図面を参照して、以下のいくつかの実施形態の説明から、より明らかに理解されるであろう。

本発明に係る空調システムの概略図。図１に示された空調システムの異なる動作モードの概略図。図１に示された空調システムの異なる動作モードの概略図。図１に示された空調システムの異なる動作モードの概略図。図１に示された空調システムの異なる動作モードの概略図。図１に示された空調システムの異なる動作モードの概略図。図１に示された空調システムの異なる動作モードの概略図。図１に示された空調システムの一部を形成する供給ユニットの対応する変形実施形態の概略図。図１に示された空調システムの一部を形成する供給ユニットの対応する変形実施形態の概略図。図１に示された空調システムの一部を形成する供給ユニットの対応する変形実施形態の概略図。

図１〜図７において、自動車には、車両の乗員室に含まれる空気の熱パラメータおよび空力パラメータを調整するための空調システム１が設けられる。空調システム１は、マルチゾーンシステム、より具体的には二重ゾーンシステムであり、このシステムは、車両の乗員室の少なくとも２つの個別のゾーンに含まれる空気を、同時かつ独立して、熱的に処理することができる。これら２つのゾーンは、例えば、車両の運転者が着座するフロントゾーンなどの主ゾーン、およびリアゾーンなどの副ゾーンである。

この目的で、空調システム１は、主換気、暖房および／または空調装置２と、副換気、暖房および／または空調装置３とを備える。主装置２は、主に、プラスチック材料製の主ケーシング４からなる。主装置２は、主ケーシング４に含まれる少なくとも１つの空気入口開口部７から少なくとも１つの空気供給開口部８に向けて、主気流６を通過させるための主ブロワ５を収容する。空気供給開口部８は、車両の主ゾーンに位置する。副装置３は、主に、プラスチック材料製の副ケーシング９からなる。副装置３は、主装置２とは分離されており、換言すると、２つの装置は、互いに別個のものである。リア装置３は、主ケーシング９内に含まれる少なくとも１つの空気入口開口部１２から少なくとも１つの空気出口開口部１３に向けて、副気流１１を通過させるためのリアブロワ１０を収容する。空気出口開口部１３は、車両の副ゾーンに配置され、かつ、空気を、乗員室内または外部に向けて送出することを可能にする。

空調システム１は、また、空調ループ１４を備え、この空調ループ１４内には、Ｒ１３４ａ等であってもよい亜臨界流体などの冷却剤が流れる。空調ループ１４は、主装置２に収容される主熱交換器１５と、副装置３に配置される副熱交換器１６とを備える。よって、１つの空調ループ１４が、主装置および副装置によって使用される。主熱交換器１５は、主気流７が乗員室内に送り込まれる前に、主気流７の温度を調整することを意図しており、一方、副熱交換器１６は、リア気流１１が乗員室内に送り込まれるか、または外部に送り出される前に、リア気流１１の温度を調整することを意図している。本発明によると、主熱交換器１５および副熱交換器１６は、空調ループ１４内で直列に配置される。これは、空調ループ内のラインおよび／または分岐の数を制限する、という利点を有する。特に、主熱交換器および副熱交換器をそれぞれ含む空調ループの部品は、常に使用されており、換言すると、空調ループの意図される動作モードにかかわらず、それらの内部に冷却剤を通過させる。ラインおよび／または分岐の数を制限することにより、この空調ループのコストが減少する。

空調ループ１４は、図１で二重線によって示される、冷却剤を流すための主ライン１７を備える。主ライン１７は、冷却剤を高圧にするための、コンプレッサ１８、特に電気コンプレッサを含む。コンプレッサ１８は、好ましくは、アキュムレータ１９と関連付けられ、このアキュムレータ１９は、液状の残留冷却剤がコンプレッサ１８に入ることを防ぐことができる。アキュムレータ１９は、主ライン１７内の冷却剤の流れの方向２０に従い、コンプレッサ１８の上流側に配置される。

主ラインは、コンデンサ２１を含み、このコンデンサ２１は、主ライン１７内の冷却剤の流れの方向２０に従い、コンプレッサ１８の直下流側に配置される。コンデンサ２１内において、冷却剤は、比較的一定の圧力にあるその環境に対して、熱を引き渡すことが可能である。コンデンサ２１は、コンデンサ２１を通過する主気流７を加熱できるように、主装置２内に収容される。コンデンサ２１は、主気流７の流れ方向に従い、主熱交換器１５の下流側に配置される。主ライン１７は、次いで、三方弁２２を備え、三方弁２２は、入口２３と、２つの出口２４，２５とを含む。三方弁２２の入口２３は、コンデンサ２１から到着する冷却剤を受け取る。三方弁２２は、次いで、冷却剤を、主ライン１７の一部を形成する第１の出口２４を通して第１の膨張部材２６に向けて、または、空調ループ１４の副ライン２８の一部を形成する第２の出口２５を通して冷却剤／外気熱交換器２７に向けて、送ることができる。第１の膨張部材２６は、主ライン１７内の冷却剤の流れの方向２０に従い、三方弁２２の第１の出口２４の直下流側に配置される。副熱交換器１６は、主ライン１７において、第１の膨張部材２６と第２の膨張部材２９との間に配置される。

換言すると、副熱交換器１６は、主ライン１７内の冷却剤の流れの方向２０に従い、第１の膨張部材２６の直下流側と、第２の膨張部材２９の直上流側とに配置される。よって、第１の膨張部材２６と、副熱交換器１６と、第２の膨張部材２９と、主熱交換器１５とは、直列に配置される。加えて、副熱交換器１６には、空調ループの使用モードにかかわらず、冷却剤が常に同じ流れの方向で通過する。第１の膨張部材２６および第２の膨張部材２９は、好ましくは、電子制御膨張弁であり、電子制御膨張弁内では、冷却剤が、高圧から低圧への膨張する。また、好ましくは、２つの膨張部材２６，２９の少なくとも１つは、主ライン１７内の冷却剤の流れを止めることが可能である。主ラインは、また、主ライン１７内の冷却剤の流れを、可能にするまたは止めることができる直線貫通弁３０を備える。直線貫通弁３０は、主ライン１７内の冷却剤の流れの方向２０に従い、第２の膨張部材２９の直下流側に配置される。直線貫通弁３０は、主ライン１７内の冷却剤の流れの方向２０に従い、主熱交換器１５の直上流側に配置される。最後に、追加の第３の膨張部材３１が、主ライン１７において、主熱交換器１５とアキュムレータ１９との間に配置される。第３の膨張部材３１は、また、冷却剤が膨張することを可能にする。

図１において破線で示される副ライン２８は、三方弁２２の第２の出口２５と、主ライン１７の中間点３２との間で延びており、中間点３２は、第２の膨張部材２９と直線貫通弁３０との間に位置する。副ライン２８は、冷却剤／外気熱交換器２７を含み、この冷却剤／外気熱交換器２７は、副ライン２８内の冷却剤の移動方向３３に従い、三方弁２２の第２の出口２５の直下流側に配置される。副ラインは、副ライン２８において冷却剤の流れを、可能にするまたは止めることができる電磁弁３４等を備える。電磁弁３４は、好ましくは、副ライン２８内の冷却剤の移動方向３３に従い、冷却剤／外気熱交換器２７の下流側に配置される。冷却剤／外気熱交換器２７は、冷却剤と、熱交換器２７を通過する外気の流れなどの外気流４２との間で、熱を伝達することを可能にする。冷却剤／外気熱交換器２７は、好適には、この熱伝達を容易にするために、車両の前部でボンネットの下に配置される。

空調ループ１４は、図１に実線で示される第１の分岐３５を備え、第１の分岐は、第２の出口２５と主ライン１７の中点３６との間で延びる。中点３６は、主熱交換器１５とアキュムレータ１９との間、特に、主熱交換器１５と第３の膨張部材３１との間に位置する。第１の分岐３５は、第１の分岐弁３７を備え、この第１の分岐弁３７は、第１の分岐３５内の冷却剤の流れを、可能にするまたは止めることができる。

空調ループ１４は、図１に実線で示される第２の分岐３８を備え、この第２の分岐３８は、三方弁２２の第１の出口２４と第１の膨張部材２６との間の主ライン上に位置する、主ライン１７の連結点３９と、冷却剤／外気熱交換器２７と電磁弁３４との間の副ライン上に位置する、副ライン２８の接続点４０との間で延びる。第２の分岐３８には、第２の分岐３８での冷却剤の流れを、可能にするまたは止めることができる第２の分岐弁４１が設けられる。

最後に、空調システム１は、車両のエンジンの冷却系４７の一部を形成するラジエータ４６を備える。ラジエータ４６は、ファン４８と関連付けられ、このファン４８は、ラジエータ４６に、次いで冷却剤／外気熱交換器２７に、外気流４２を通過させることができる。これらの装置は、熱伝達液体から冷却剤／外気熱交換器２７に対して熱を伝達できるようになっている。

図２〜７において、内部を冷却剤が流れる冷却剤導管は、実線で示されており、一方、内部を冷却剤が流れない導管は、破線で示されている。

図２において、空調ループ１４は、空調モードで示されており、空調モードでは、主気流７は、乗員室の内部に送り込まれる前に冷却され、副気流１１は、冷却されて乗員室内に送出されるか、または、加熱されて外部へ送出される。この構成では、三方弁２２は、冷却剤が入口２３から第２の出口２５に向けて流れられるようにし、電磁弁３４は、冷却剤が接続点４０から中間点３２へ流れないように閉じられ、直線貫通弁３０は、冷却剤が中間点３２から中点３６へ流れるように開かれ、第１の分岐弁３７は、冷却剤が第１の分岐３５に流れないように閉じられ、第２の分岐弁４１は、冷却剤が第２の分岐３８に流れるように開かれる。これらの装置は、冷却剤が、コンプレッサ１８からコンデンサ２１へ流れ、次いで、三方弁２２を通って入口２３から第２の出口２５へ流れ、次いで、冷却剤／外気熱交換器２７を流れるようになっており、この冷却剤／外気熱交換器２７は、冷却剤が外気流４２に熱を引き渡すコンデンサとして機能する。冷却剤は、次いで、接続点４０へ流れ、第２の分岐３８に入り、次いで主ライン１７に戻る。冷却剤は、次いで、第１の膨張部材２６を通過し、この第１の膨張部材２６内で、冷却剤は、第１の膨張を起こしてもよいし、起こさなくてもよい。

冷却剤は、次いで、熱を副気流１１と交換することにより、副熱交換器１６を通過するが、この副熱交換器１６は、エバポレータまたは補助コンデンサ（あるいは冷却剤のクーラー）として機能する。冷却剤は、次いで、第２の膨張部材２９へ流れ、第２の膨張部材において、冷却剤は膨張する。冷却剤は、次いで、直線貫通弁３０を通過して、主熱交換器１５に戻り、主熱交換器１５は、それを通過するフロント気流７を冷却する。冷却剤は、次いで、機能していない第３の膨張部材３１に戻り、これにより、この第３の膨張部材では膨張は起きない。最後に、冷却剤は、アキュムレータ１９に達し、次いで、コンプレッサ１８に達する。

これらの装置は、副気流１１が副熱交換器１６を通過する間に冷却または加熱され、かつ、フロント気流７が主熱交換器１５を通過する間に冷却されるようになっている。主気流７がコンデンサ２１を通過する間に加熱されることを防ぐために、コンデンサには、この通過を防ぐシャッターが設けられる。この空調モードでの空調システムの使用は、次に、以下のことからなる。

− 冷却剤が、三方弁内で、入口から第２の出口に向けて流れられるようにし、かつ、冷却剤が、三方弁内で、入口から第１の出口に向けて流れないようにすること、
− 電磁弁を閉じること、
− 直線貫通弁を開くこと、
− 第１の分岐弁を閉じること、
− 第２の分岐弁を開くこと、
− 第１の場合において、第１の膨張部材での冷却剤の膨張を可能にし、第２の熱交換器は、エバポレータとして機能し、冷却された空気を、次いで、乗員室内に送出するか、または、第２の場合において、第１の膨張部材を開き、第２の熱交換器が補助コンデンサとして、換言すると冷却剤のクーラーとして機能し、加熱された空気を、次いで、外部に向けて送出すること、
− 第２の膨張部材において、冷却剤の膨張を可能にすること、
− 第３の膨張部材において、冷却剤の膨張を防ぐこと。

図３において、空調ループ１４は、暖房モードで示されており、暖房モードでは、主気流７は加熱され、一方、副気流１１は、加熱または冷却される。この構成では、三方弁２２は、冷却剤が入口２３から第１の出口２４に向けて流れられるようにし、電磁弁３４は、冷却剤が中間点３２を接続点４０に向けて流れるように開かれ、直線貫通弁３０は、冷却剤が中間点３２から中点３６に向けて流れないように閉じられ、第１の分岐弁３７は、冷却剤が第１の分岐３５に流れるように開かれ、第２の分岐弁４１は、冷却剤が第２の分岐３８に流れないように閉じられる。これらの装置は、冷却剤が、コンプレッサ１８からコンデンサ２１へ流れ、次いで、三方弁２２を通って、入口２３から第１の出口２４へ流れるようになっている。冷却剤は、次いで、第１の膨張部材２６を通過するが、この第１の膨張部材は、副熱交換器１６が、コンデンサモード動作しているか、または、エバポレータモードで動作しているか、に応じて、開かれるか、または、部分的に閉じられる。冷却剤は、次いで、第２の膨張部材２９へ流れ、この第２の膨張部材において、冷却剤は膨張する。冷却剤は、次いで、電磁弁３４を通過し、かつ、空調モードでの移動方向３３とは逆の冷却剤の移動方向３３で、副ライン２８に入る。冷却剤は、次いで、冷却剤／外気熱交換器２７を流れるが、この冷却剤／外気熱交換器２７では、冷却剤が外気流４２から熱を捉えるエバポレータとして機能する。冷却剤は、次いで、第１の分岐３５に入り、かつ、第１の分岐弁３７を通過し、第３の膨張部材３１を通ってアキュムレータ１９に達する。第３の膨張部材は、内部で膨張が起きないように開かれる。最後に、冷却剤は、コンプレッサ１８に達する。これらの装置は、副気流１１が副熱交換器１６を通過する間に加熱または冷却され、かつ、主気流７がコンデンサ２１を通過する間に加熱されるようになっている。この暖房モードでの空調システムの使用は、次に、以下のことからなる。

− 冷却剤が、三方弁内で、入口から第１の出口に向けて流れられるようにし、かつ、冷却剤が、三方弁内で、入口から第２の出口に向けて流れないようにすること、
− 電磁弁を開くこと、
− 直線貫通弁を閉じること、
− 第１の分岐弁を開くこと、
− 第２の分岐弁を閉じること、
− 第１の場合において、第１の膨張部材での冷却剤の膨張を防ぎ、一方、第２の熱交換器は、補助コンデンサとして機能し、そして、加熱された空気を、乗員室内に送出するか、または、第２の場合において、第１の膨張部材を部分的に閉じ、第２の熱交換器がエバポレータモードで動作し、そして、冷却された空気を、外部に向けて送出すること、
− 第２の膨張部材で、冷却剤の膨張を可能にすること、
− 第３の部長部材で、冷却剤の膨張を防ぐこと。

図４において、空調ループ１４は、除湿モードで示されており、除湿モードでは、副気流１１は、加熱または冷却され、主気流７は、最初に冷却され、次いで、乗員室内へ送り込まれる前に加熱される。この構成では、三方弁２２は、冷却剤が入口２３から第１の出口２４に向けて流れられるようにし、電磁弁３４は、冷却剤が中間点３２から接続点４０に向けて流れるように開かれ、直線貫通弁３０は、冷却剤が中間点３２から中点３６へ流れるように開かれ、第１の分岐弁３７は、冷却剤が第１の分岐３５に流れるように開かれ、第２の分岐弁４１は、冷却剤が第２の分岐３８に流れないように閉じられる。これらの装置は、冷却剤が、コンプレッサ１８からコンデンサ２１へ流れ、次いで、三方弁２２を通って、入口２３から第１の出口２４へ通過するようになっている。冷却剤は、次いで、第１の膨張部材２６を通過するが、第１の膨張部材は、冷却剤が内部で膨張するか、または膨張しないように、開かれるか、または，部分的に閉じられている。冷却剤は、次いで、副熱交換器１６を通過するが、この副熱交換器１６は、熱を副気流１１と交換することにより、コンデンサまたはエバポレータとして機能する。冷却剤は、次いで、第２の膨張部材２９へ流れ、第２の膨張部材内で、完全にまたは部分的に膨張する。冷却剤は、次いで、中間点３２へ流れ、この中間点３２で、冷却剤は、副ライン２８に入る第１の部分４３と、直線貫通弁３０に向けて流れる第２の部分４４とに分割される。冷却剤の第１の部分４３は、電磁弁３４を通り、次いで冷却剤／外気熱交換器２７を通って、副ライン２８を通過する。冷却剤／外気熱交換器は、エバポレータとして機能するが、このエバポレータでは、冷却剤が外気流４２から熱を捉える。冷却剤の第１の部分４３は、次いで、第１の分岐３５を通過し、第１の分岐弁３７を通過して、中点３６へ流れる。冷却剤の第２の部分４４は、直線貫通弁３０を通過し、次いで主熱交換器１５を通過し、主熱交換器において、第２の部分４４は、主気流７から熱を捉える。主熱交換器１５は、エバポレータとして機能し、フロントケーシング４内の主気流７の流れの方向４５に従って、コンデンサ２１の上流側に位置する。中点３６において、冷却剤の第１の部分４３と冷却剤の第２の部分４４とが合流し、第３の膨張部材３１を通過する。第３の膨張部材は、好ましくは、冷却剤が内部で膨張しないように開かれているが、第２の膨張部材２９により生じる膨張を調整するために、動作可能であってもよい。最後に、冷却剤は、アキュムレータ１９に達し、そしてコンプレッサ１８に達する。これらの装置は、副気流１１が、副熱交換器１６を通過する間に加熱または冷却され、一方、主気流７が主熱交換器１５を通過する間に冷却され、次いで、主気流７がコンデンサ２１を通過する間に加熱されるようになっている。これは、結果として、主気流７の除湿をもたらし、これは次いで、車両のフロントガラスおよび／またはフロントウィンドウの曇り除去を行うために、好適に用いられる。

もう１つの選択肢は、電磁弁３４を閉じ、交換器２７をこのモードから除外することであり、この場合には、交換器１６および１５のみが、エバポレータとして動作可能である。この除湿モードでの空調システムの使用は、次に、以下のことからなる。

− 冷却剤が、三方弁内で、入口から第１の出口へ流れられるようにし、かつ、冷却剤が、三方弁内で、入口から第２の出口へ流れないようにすること、
− 電磁弁を開くこと、
− 直線貫通弁を開くこと、
− 第１の分岐弁を開くこと、
− 第２の分岐弁を閉じること、
− 第１の膨張部材において、冷却剤の膨張を防ぐか、または、可能にすること、
− 第２の膨張部材において、冷却剤の膨張を可能にすること、
− 第３の膨張部材において、冷却剤の膨張を防ぐこと。

図５において、空調ループ１４は、冷却剤／外気熱交換器２７の第１の霜除去モードで示されており、この第１の霜除去モードでは、ファン４８が作動して、冷却剤／外気熱交換器２７の霜を除去するために、冷却回路４７のラジエータ４６内を流れる熱伝達液体から、熱を伝達できるようにする。これらの装置は、空調ループ１４を、主気流７および副気流１１を加熱するために使用可能にし、一方で、冷却剤／外気熱交換器２７のエバポレータとしての使用を最小限に留めて、冷却剤／外気熱交換器の外面への大幅な着霜を防止する。この選択肢は、コンプレッサの上流側および下流側の冷却剤の圧力差が低くなるように、典型的には約１気圧となるように、コンプレッサ１８による冷却剤のわずかな圧縮を開始し、一方で、空調ループ内の冷却剤の流れを大きくする、典型的には６０〜１８０ｋｇ／時にする、ことによって提供される。この構成では、三方弁２２は、冷却剤が入口２３から第１の出口２４にむけて流れられるようにし、電磁弁３４は、冷却剤が中間点３２から接続点４０に向けて流れるように開かれ、直線貫通弁３０は、冷却剤が中間点３２から中点３６へ流れないように閉じられ、第１の分岐弁３７は、冷却剤が第１の分岐３５に流れるように開かれ、第２の分岐弁４１は、冷却剤が第２の分岐３８に流れるように開かれる。これらの装置は、冷却剤が、コンプレッサ１８からコンデンサ２１へ流れ、次いで、三方弁２２を、入口２３から第１の出口２４へ通過するようになっている。冷却剤は、次いで、第１の膨張部材２６を通過するが、この第１の膨張部材２６は、冷却剤が内部で膨張するように、開かれている。

冷却剤は、次いで、エバポレータとして機能する副熱交換器１６を通過し、副気流１１と熱交換する。冷却剤は、次いで、第２の膨張部材２９へ流れるが、この第２の膨張部材２９は、冷却剤が内部で膨張しないように、開かれている。冷却剤は、次いで、中間点３２へ流れ、副ライン２８に入り、電磁弁３４を通って接続点４０まで流れる。接続点４０において、冷却剤は、２つの部分に分割されるが、第１の部分４９は、第２の分岐３８に入り、一方、第２の部分５０は、冷却剤／外気熱交換器２７へ流れる。第１の部分４９は、接続点４０から連結点３９へ流れる。第２の部分５０は、冷却剤／外気熱交換器２７を通過し、次いで第１の分岐３５に入り、そして、第１の分岐弁３７を通過する。第３の膨張部材３１は、第２の部分５０が内部で膨張しないように、開かれている。第２の部分は、次いでアキュムレータ１９に戻り、そしてコンプレッサ１８に戻る。これらの装置は、副気流１１がリア熱交換器１６を通過する間に加熱され、一方、主気流７がコンデンサ２１を通過する間に加熱されるようになっている。これは、結果として、車両の乗員室内での熱的快適性の最適化をもたらし、冷却剤／外気熱交換器２７は、ラジエータ４６および冷却剤／外気熱交換器２７を流れる冷却剤によって、同時に霜が除去される。この霜除去モードでの空調システムの使用は、次に、以下のことからなる。

− 冷却剤が、三方弁内で、入口から第１の出口に向けて流れられるようにし、冷却剤が、三方弁内で、入口から第２の出口に向けて流れないようにすること、
− 電磁弁を開くこと、
−直線貫通弁を閉じること、
− 第１の分岐弁を開くこと、
− 第２の分岐弁を開くこと、
− 第１の膨張部材での冷却剤の膨張を防ぐこと、
− 第２の膨張部材での冷却剤の膨張を防ぐこと、
− 第３の膨張部材での冷却剤の膨張を防ぐこと、
− ファンを使用すること。

図６において、空調ループ１４は、冷却剤／外気熱交換器２７に霜が形成された場合の暖房モードで示されている。交換器２７は、回路から除外されている。これらの構成は、副気流１１を冷却しながら、空調ループ１４を用いて主気流７を余熱することを可能にする。交換器１６は、エバポレータとして用いられるのに対して、冷却剤／外気熱交換器２７は、エバポレータとして用いられない。この選択肢は、第３の膨張部材３１を用いて冷却剤を膨張させることにより提供される。この構成では、三方弁２２は、冷却剤が入口２３から第１の出口２４に向けて流れられるようにし、電磁弁３４は、冷却剤が中間点３２と接続点４０の間を、または、冷却剤／外気熱交換器２７を流れないように閉じられ、直線貫通弁３０は、冷却剤が中間点３２から中点３６へ流れるように開かれ、第１の分岐弁３７は、冷却剤が第１の分岐３５に流れないように閉じられ、第２の分岐弁４１は、冷却剤が第２の分岐３８に流れないように閉じられている。これらの装置は、冷却剤が、コンプレッサ１８からコンデンサ２１へ流れ、次いで、三方弁２２を通って入口２３から第１の出口２４へ流れるようになっている。冷却剤は、次いで、第１の膨張部材２６を通過するが、この第１の膨張部材において、第１の膨張を起こす。冷却剤は、次いで、副熱交換器１６を通過するが、この副熱交換器は、副気流１１と熱交換する間、エバポレータとして機能する。冷却剤は、次いで、第２の膨張部材２９へ流れるが、この第２の膨張部材は、部分的に閉じられて、第２の膨張を起こす。冷却剤は、次いで、中間点３２へ流れ、そして直線貫通弁３０へ流れ込む。冷却剤は、次いで、主熱交換器１５内を流れるが、この主熱交換器１５は、外気温度近くで動作するコンデンサ／エバポレータとして機能する。この暖房モードでの空調システムの使用は、フロント面の着霜した交換器を用いずに動作することを可能にし、好ましくは、次のことからなる。

− 冷却剤が、三方弁内で、入口から第１の出口に向けて流れられるようにし、冷却剤が、三方弁内で、入口から第２の出口に向けて流れないようにすること、
− 電磁弁を閉じること、
− 直線貫通弁を開くこと、
− 第１の分岐弁を閉じること、
− 第２の分岐弁を閉じること、
− 第１の膨張部材での冷却剤の膨張を可能にすること、
− 第２の膨張部材での冷却剤の膨張を防ぐこと、
− 第３の膨張部材での冷却剤の膨張を可能にすること、
− ファンを起動すること。

図７において、空調ループ１４は、冷却剤／外気熱交換器２７の霜を除去するための第２の霜除去モードで示されている。この構成では、三方弁２２は、冷却剤が入口２３から第２の出口２５に向けて流れられるようにし、電磁弁３４は、冷却剤が接続点４０から中間点３２へ流れないように閉じられ、直線貫通弁３０は、冷却剤が中間点３２から中点３６へ流れるように開かれ、第１の分岐弁３７は、冷却剤が第１の分岐３５に流れ込まないように閉じられ、第２の分岐弁４１は、冷却剤が第２の分岐３８を流れるように開かれる。これらの装置は、冷却剤が、コンプレッサ１８からコンデンサ２１へ流れ、次いで、三方弁２２を通って入口２３から第２の出口２５へ流れ、次いで、特に、熱交換器２７の霜の除去を可能にするコンデンサとして機能する、冷却剤／外気熱交換器２７を流れるようになっている。冷却剤は、次いで、接続点４０へ流れ、第２の分岐３８に入り、次いで、主ライン１７に戻る。冷却剤は、次いで、第１の膨張部材２６を通過するが、この第１の膨張部材内で、冷却剤は、第１の膨張を起こす。冷却剤は、次いで、エバポレータとして機能する副熱交換器１６を通過し、副気流１１から熱を捉える。冷却剤は、次いで、第２の膨張部材２９へ流れ、この第２の膨張部材内で、第２の膨張を起こす。冷却剤は、次いで、直線貫通弁３０を通過して、主熱交換器１５に達するが、この主熱交換器は、通過する主気流７を冷却する。

ここで再び、冷却剤と主気流７との間の熱交換は小さく、それは、これら要素のそれぞれの温度が、互いに近いからである。

この第２の霜除去モードでの空調システムの使用は、次に、以下のことからなる。

− 冷却剤が、三方弁内で、入口から第１の出口に向けて流れないようにし、かつ、冷却剤が、三方弁内で、入口から第２の出口に向けて流れるようにすること、
− 電磁弁を閉じること、
− 直線貫通弁を開くこと、
− 第１の分岐弁を閉じること、
− 第２の分岐弁を開くこと、
− 第１の膨張部材での冷却剤の膨張を可能にすること、
− 第２の膨張部材での冷却剤の膨張を可能にすること、
− 第３の膨張部材での冷却剤（存在すれば）の膨張を可能にすること。

空調ループ１４の使用を容易にするために、本発明は、空調ループ１４の構成要素を、供給ユニット１００，２００，３００内にグループ化することを提案する。図８において、第１のタイプの供給ユニット１００は、三方弁２２と、電磁弁３４と、直線貫通弁３０と、第１の分岐弁３７と、第２の分岐弁４１とを備える。図９において、第２のタイプの供給ユニット２００は、三方弁２２と、電磁弁３４と、直線貫通弁３０と、第１の分岐弁３７と、第２の分岐弁４１と、第１の膨張部材２６と、第２の膨張部材２９とを備える。図１０において、第３のタイプの供給ユニット３００は、三方弁２２と、電磁弁３４と、直線貫通弁３０と、第１の分岐弁３７と、第２の分岐弁４１と、第１の膨張部材２６と、第２の膨張部材２９と、第３の膨張部材３１とを備える。供給ユニット１００，２００，３００は、コンデンサ２１と、コンプレッサ１８と、アキュムレータ１９と共に、空調ループ１４内に含まれる様々な交換器１５，１６，２７の間で、冷却剤の流れを制御することを意図している。

第２のタイプ２００の供給ユニットと、第３のタイプ３００の供給ユニットとは、少なくとも、第１の膨張部材２６と第２の膨張部材２９とを含み、最終的に、冷却剤が空調ループ１４を流れる間に起こる圧力低下を最小化する、という特別な利点も有する。

供給ユニット１００，２００，３００は、冷却剤／外気熱交換器２７の冷却剤入口／出口と流体連通するように構成された、第１の冷却剤入口／出口１０１，２０１，３０１を含む。第１の入口／出口１０１，２０１，３０１は、接続点４０と冷却剤／外気熱交換器２７の入口／出口との間に配置される。

供給ユニット１００，２００，３００は、冷却剤／外気熱交換器２７の他方の冷却剤入口／出口と流体連通するように構成された、第２の冷却剤入口／出口１０２，２０２，３０２を含む。第２の入口／出口１０２，２０２，３０２は、三方弁２２の第２の出口２５と冷却剤／外気熱交換器２７の他方の入口／出口との間に配置される。

供給ユニット１００，２００，３００は、また、主熱交換器１５の冷却剤出口と流体連通するように構成された、第１の冷却剤入口１０３，２０３，３０３を含む。第１の入口１０３，２０３，３０３は、中点３６と主熱交換器１５の出口との間に配置される。

供給ユニット１００，２００，３００は、また、フロント熱交換器１５の冷却剤入口と流体連通するように構成された、第１の冷却剤出口１０４，２０４，３０４を含む。第１の出口１０４，２０４，３０４は、直線貫通弁３０と主熱交換器１５の入口との間に配置される。

供給ユニット１００，２００，３００は、また、コンデンサ２１の冷却剤出口と流体連通するように構成された、第２の冷却剤入口１０５，２０５，３０５を含む。第２の入口１０５，２０５，３０５は、三方弁２２の第１の出口２４とコンデンサ２１の出口との間に配置されている。

供給ユニット１００，２００，３００は、また、第２の冷却剤出口１０６，２０６，３０６を含む。第１のタイプの供給ユニット１００の第２の出口１０６と、第２のタイプの供給ユニット２００の第２の出口２０６とは、第３の膨張部材３１と流体連通するように構成される。第１のタイプの供給ユニット１００の第２の出口１０６と、第２のタイプの供給ユニット２００の第２の出口２０６とは、第３の膨張部材３１と、中点３６との間に配置される。第３のタイプの供給ユニット３００の第２の出口３０６は、アキュムレータ１９の冷却剤入口と流体連通するように構成される。第３のタイプの供給ユニット３００の第２の出口３０６は、アキュムレータ１９の冷却剤入口と中点３６との間に配置される。

供給ユニット１００，２００，３００は、また、第３の冷却剤出口１０７，２０７，３０７を含む。第１のタイプの供給ユニット１００の第３の出口１０７は、第１の膨張部材２６と流体連通するように構成される。第１のタイプの供給ユニット１００の第３の出口１０７は、連結点３９と第１の膨張部材２６との間に配置される。第２のタイプの供給ユニット２００の第３の出口２０７と、第３のタイプの供給ユニット３００の第３の出口３０７とは、リア熱交換器１６の冷却剤入口と流体連通するように構成される。第２のタイプの供給ユニット２００の第３の出口２０７と、第３のタイプの供給ユニット３００の第３の出口３０７とは、第１の膨張部材２６と副熱交換器１６の冷却剤入口との間に配置される。

供給ユニット１００，２００，３００は、また、第３の冷却剤入口１０７，２０７，３０７を含む。第１のタイプの供給ユニット１００の第３の入口１０７は、第２の膨張部材２９と流体連通するように構成される。第１のタイプの供給ユニット１００の第３の入口１０７は、連結点３９と第２の膨張部材２９との間に配置される。第２のタイプの供給ユニット２００の第３の入口２０７と、第３のタイプの供給ユニット３００の第３の入口３０７とは、リア熱交換器１６の冷却剤入口と流体連通するように構成される。第２のタイプの供給ユニット２００の第３の入口２０７と、第３のタイプの供給ユニット３００の第３の入口３０７とは、第２の膨張部材２９と副熱交換器１６の冷却剤入口との間に配置される。

Claims

主熱交換器（１５）と、副熱交換器（１６）と、第１の膨張部材（２６）と第２の膨張部材（２９）とを含む少なくとも２つの膨張部材（２６，２９）と、を備えた、内部を冷却剤が流れる空調ループ（１４）であって、
前記副熱交換器（１６）は、前記空調ループ（１４）内で、前記２つの膨張部材（２６，２９）の間に直接配置される、ことを特徴とする空調ループ（１４）。
前記空調ループ（１４）は、主ライン（１７）内の冷却剤の流れ方向（２０）において、コンプレッサ（１８）、コンデンサ（２１）、三方弁（２２）、前記第１の膨張部材（２６）、前記副熱交換器（１６）、前記第２の膨張部材（２９）、直線貫通弁（３０）、前記主熱交換器（１５）、およびアキュムレータ（１９）の順に含む、主ライン（１７）を備える、ことを特徴とする請求項１に記載の空調ループ（１４）。
前記空調ループ（１４）は、前記主ライン（１７）内で、前記アキュムレータ（１９）と前記主熱交換器（１５）との間に配置された第３の膨張部材（３１）を備える、ことを特徴とする請求項２に記載の空調ループ（１４）。
前記空調ループ（１４）は、前記主ライン（１７）の前記三方弁（２２）と中間点（３２）との間に配置された、副ライン（２８）を備え、前記中間点（３２）は、前記第２の膨張部材（２９）と前記直線貫通弁（３０）との間に配置される、ことを特徴とする請求項２または３に記載の空調ループ（１４）。
前記副ライン（２８）は、前記副ライン（２８）内の冷却剤の移動方向（３３）において、冷却剤／外気熱交換器（２７）と、電磁弁（３４）とを含む、ことを特徴とする請求項４に記載の空調ループ（１４）。
前記空調ループ（１４）は、前記主ライン（１７）の前記三方弁（２２）と中点（３６）との間に配置された第１の分岐（３５）を備える、ことを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の空調ループ（１４）。
前記中点（３６）は、前記主熱交換器（１５）と前記アキュムレータ（１９）との間に位置する、ことを特徴とする請求項６に記載の空調ループ（１４）。
前記中点（３６）は、前記主熱交換器（１５）と前記第３の膨張部材（３１）との間に位置する、ことを特徴とする請求項３を引用する請求項６に記載の空調ループ（１４）。
前記第１の分岐（３５）には、第１の分岐弁（３７）が設けられる、ことを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載の空調ループ（１４）。
前記空調ループ（１４）は、前記副ライン（２８）の接続点（４０）と前記主ライン（１７）の連結点（３９）との間に配置された第２の分岐（３８）を備え、前記接続点（４０）は、前記冷却剤／外気熱交換器（２７）と前記電磁弁（３４）との間に位置し、前記連結点（３９）は、前記三方弁（２２）の第１の出口（２４）と前記第１の膨張部材（２６）との間に位置する、ことを特徴とする請求項４乃至９のいずれかに記載の空調ループ（１４）。
前記第２の分岐（３８）は、第２の分岐弁（４１）を備える、ことを特徴とする請求項１０に記載の空調ループ（１４）。
少なくとも前記三方弁（２２）と、前記電磁弁（３４）と、前記直線貫通弁（３０）と、前記第１の分岐弁（３７）と、前記第２の分岐弁（４１）とが、供給ユニット（１００，２００，３００）内でグループ化される、ことを特徴とする請求項２、５、および９を引用する請求項１１に記載の空調ループ（１４）。
前記供給ユニット（２００，３００）は、前記第１の膨張部材（２６）と、前記第２の膨張部材（２９）とを備える、ことを特徴とする請求項１２に記載の空調ループ（１４）。
前記供給ユニット（３００）は、前記第３の膨張部材（３１）を備える、ことを特徴とする請求項３を引用する請求項１３に記載の空調ループ（１４）。
請求項１乃至１４のいずれかに記載の空調ループ（１４）を備えた空調システム（１）であって、
前記空調システム（１）は、前記フロント熱交換器（１５）を収容するフロント換気、暖房および／または空調装置（２）を備え、
前記空調システム（１）は、前記リア熱交換器（１６）を収容するリア換気、暖房および／または空調装置（３）を備える、ことを特徴とする空調システム（１）。
請求項２乃至１４のいずれかに記載の空調ループ（１４）を備えた、請求項１５に記載の空調システム（１）であって、前記フロント換気、暖房および／または空調装置（２）は、前記コンデンサ（２１）を収容し、前記コンデンサ（２１）は、前記フロント換気、暖房および／または空調装置（２）内の主気流（７）の流れの方向（４５）に従い、前記主熱交換器（１５）の下流側に配置される、ことを特徴とする空調システム（１）。
請求項５乃至１４のいずれかに記載の空調ループ（１４）を備えた、請求項１５または１６に記載の空調システム（１）であって、前記空調システム（１）は、ファン（４８）と、車両のエンジンの冷却回路（４７）の一部を形成するラジエータ（４７）と、を備え、前記ラジエータ（４７）は、前記ファン（４８）と前記冷却剤／外気熱交換器（２７）との間に配置される、ことを特徴とする空調システム（１）。