JP2014533634A - 簡潔化された設計を有する可逆空調ループ - Google Patents

Abstract

本発明は冷媒がそれを通って流れる空調ループ（１）であって、圧縮機（２）と、外部熱交換器（９）と、第１の膨張手段（１４）と、第２の膨張手段（２０）と、蒸発器（１５）と、内部熱交換器（１９）と、空調ループ（１）を様々な動作モードのために構成することができる制御手段（５）とを備える、空調ループ（１）に関する。制御手段（５）は、圧縮機（２）と外部熱交換器（９）の間に配置され、冷媒の循環のすべてまたは一部が入るのを許すおよび／または防ぐことができる少なくとも１つの第１の遮断手段（６）と、第１の遮断手段（６）と圧縮機（２）の間に配置され、冷媒の流れのすべてまたは一部が入るのを許すおよび／または防ぐことができる少なくとも１つの第２の遮断手段（７）とを備える。

Description

本発明は、自動車の暖房、換気、および／または空調システムを構成するために、暖房、換気、および／または空調ユニットと相互作用することを目的とする空調ループを形成する冷媒流体回路に関する。これは様々な動作モード、具体的には「冷房」と呼ばれる少なくとも１つのモード、「暖房」と呼ばれる第１のモード、および「暖房」と呼ばれる第２のモードのために、簡潔化された手段によって実現することができる種類の冷媒流体回路を目的とする。

石油資源の枯渇は、新しいエネルギー源に基づいて動作する車両を開発することに自動車メーカを導いている。電気エネルギーによる車両の推進は代替手段を提供する１つの解決策である。したがって電気的パワートレインに接続された様々な構成部分、具体的には、電気エネルギーを貯蔵し供給するための電池、車両、具体的には専ら電気タイプのモータのみを備える電気自動車、または一方が内燃機関タイプで他方が電気タイプでそれらが交互にまたは組み合わせて用いられる２つのモータを備えるハイブリッド車の、推進を目的とする電気モータを搭載することが必要である。

電気自動車またはハイブリッド車の内部の温度状態調節は、引き続き考慮しなければならない機能である。したがって、電気自動車の場合に内燃機関がない状態で、またはハイブリッド車の場合における停車段階時または純粋な電気的モードの状態で、車内の温度状態調節、すなわち車内の内側に拡散されることを目的とする内部空気の流れを暖めるおよび／または冷やすことを可能にすることができる解決策を見出すことが重要である。

温度状態調節は通常、冷媒流体がその中を循環する、空調ループを設けることによって達成される。空調ループは通常、圧縮機、外部熱用交換器、膨張弁、および内部熱用交換器を備え、それらを通って冷媒流体が流れる。内部熱用交換器は、暖房、換気、および／または空調ユニット内に設置され、通常は車内の内側に搭載され、車両のユーザによる要求に従って、車内の内側での暖かい、冷たい、または調節された内部空気の循環および拡散を可能にする。さらに通常、外部熱用交換器は車両の前面に設置され、これを車両の外部の空気の流れが通過する。

空調ループは、様々な動作モードに従って、具体的には「冷房」と呼ばれるモード、または「暖房」と呼ばれるモードにおいて利用することができる。

「冷房」と呼ばれるモードでは、冷媒流体は圧縮機によって循環させられ、この時点では凝縮器として作用する外部熱用交換器に向かって送られ、そこで冷媒流体は外部空気の流れによって冷却される。次いで冷媒流体は膨張弁に向かって流れ、そこで圧力の減少を受け、その後にこの時点では蒸発器として作用する内部熱用交換器に流入する。冷媒流体は内部熱用交換器を通過するのに従って、暖房、換気、および／または空調ユニット内を流れる内部空気の流れによって加熱され、それに対応して結果として、車内の温度を下げる目的で、内部空気の流れの冷却を生じる。空調ループが閉回路であれば、冷媒流体はその後に圧縮機に向かって戻る。

「暖房」と呼ばれるモードでは、冷媒流体は圧縮機によって循環させられ、この時点では凝縮器として作用する内部熱用交換器に向かって送られ、そこで冷媒流体は、暖房、換気、および／または空調ユニット内を流れる内部空気の流れによって冷却され、それに対応して結果として、車内の温度を増加する目的で、内部空気の流れの加熱を生じる。次いで冷媒流体は膨張弁に向かって流れ、そこで圧力の減少を受け、その後にこの時点では蒸発器として作用する外部熱用交換器に流入し、そこで冷媒流体は外部空気の流れによって加熱される。空調ループが閉回路であれば、冷媒流体はその後に圧縮機に向かって戻る。

この種類の構成は、冷媒流体によって通過される追加の内部熱用交換器を含めることにより、空調ループを補完することによって改善され、その機能は車内に送ることを目的とする内部空気の流れを加熱することである。

しかしこの種類の空調ループを設けることは、多数の制御手段の使用を必要とし、それによってこの種類の空調ループの管理は複雑になる。

さらに、外部熱用交換器が冷媒流体によって通過されない、特定の動作モードが存在する。車内から到着する内部空気の流れは、それが内部熱用交換器を通過するのに従って冷却され、その後に再加熱され、具体的には追加の内部熱用交換器によって再加熱される。しかしこの種類の動作モードは最適ではない。

したがって本発明の目的は本質的に、「冷房」と呼ばれる動作モード、冷媒流体が外部熱用交換器を通過する「暖房」と呼ばれる第１のモード、および冷媒流体が外部熱用交換器を迂回する「暖房」と呼ばれる第２のモードに従って効率的に動作することができる空調ループのための、簡潔化された設計を定義することによって上述の欠点に対処することである。

したがって本発明の目的は、車内の内側に拡散されることを目的とする内部空気の流れの温度状態調節のための、冷媒流体がその中を循環する空調ループである。

空調ループは、圧縮機と、外部熱用交換器と、第１の膨張手段と、第２の膨張手段と、蒸発器と、内部熱用交換器と、様々な動作モード、具体的には「暖房」と呼ばれる第１のモード、「暖房」と呼ばれる第２のモード、および「冷房」と呼ばれるモードのために空調ループを構成することができる制御手段とを備える。

より具体的には制御手段は、圧縮機と外部熱用交換器の間に配置され、冷媒流体の流れのすべてまたは一部を受け入れるおよび／または排除することができる少なくとも１つの第１の遮断手段と、第１の遮断手段と圧縮機の間に配置され、冷媒流体の流れのすべてまたは一部を受け入れるおよび／または排除することができる第２の遮断手段とを備える。

本発明の第１の特徴事項によれば第１の膨張手段は、外部熱用交換器と第２の膨張手段の間に配置された第２の接続点と呼ばれる接続点と、蒸発器との間に配置される。

本発明の他の特徴事項によれば制御手段は、第１の遮断手段および第２の遮断手段のみを備える。それに従って、少なくとも３つの互いに異なる動作モードに従って本発明による空調ループが機能することを可能にしながら、その設計の簡潔さを保証することができる。

さらに、圧縮機は内部熱用交換器に接続されることが好ましい。さらに他の特徴事項によれば、内部熱用交換器は第２の膨張手段に接続される。

任意選択で圧縮機の直ぐ上流側に、冷媒流体を貯蔵するための装置が配置される。この種類の貯蔵装置は、例えばアキュムレータによって形成される。

本発明はまた、前述の空調ループに対する様々な用途に関する。それに従って「冷房」と呼ばれるモードにおける空調ループに対する用途が提案され、この場合は第１の遮断手段は開かれ、第２の遮断手段は閉じられる。

「冷房」と呼ばれるモードでは、冷媒流体は圧縮機によって循環させられ、次いで引き続いて第１の遮断手段、外部熱用交換器、第１の膨張手段、および蒸発器を通過し、その後に圧縮機に戻る。内部熱用交換器は冷媒流体によって通過されることが有利である。

「暖房」と呼ばれる第１のモードにおける空調ループに対する用途がその結果提案され、この場合は第１の遮断手段は閉じられ、第２の遮断手段は開かれる。

「暖房」と呼ばれる第１のモードでは、冷媒流体は圧縮機によって循環させられ、次いで引き続いて内部熱用交換器、第２の膨張手段、外部熱用交換器、および第２の遮断手段を通過し、圧縮機に戻る。

「暖房」と呼ばれる第２のモードにおける空調ループに対する用途がその結果提案され、この場合は第１の遮断手段および第２の遮断手段は閉じられる。

「暖房」と呼ばれる第２のモードでは、冷媒流体は圧縮機によって循環させられ、次いで引き続いて内部熱用交換器、第２の膨張手段、第１の膨張手段、および蒸発器を通過し、その後に圧縮機に戻る。

本発明の１つの利点は、少なくとも３つの互いに異なる動作モードに従って使用することを可能にする、特に簡潔な構造を有する空調ループの設計に関する。

他の利点は２つの膨張手段を利用することによって、「暖房」と呼ばれる第２のモード、言い換えれば「回収」での動作が可能であることに関し、この場合これらは直列に用いられることが好ましい。このような構成により、「暖房」と呼ばれる第２のモードを実現するために補助的構成部分を追加する必要性が回避される。

最後に、「暖房」と呼ばれる第３のモードにおける空調ループのために用途が提案され、この場合は第１の遮断手段は閉じられ、第２の遮断手段は開かれ、第１の膨張手段は開かれ、第２の膨張手段は開かれる。

「暖房」と呼ばれる第３のモードでは、外部熱用交換器および蒸発器には並列に供給される。

本発明の理解およびその実現の考察を補足するのに役立ち、かつ当てはまる場合はその定義に寄与することができる、限定せずに例として提示される添付の図を参照した、例示として示される実施形態を含む以下の詳細な説明を読むことにより、本発明についてより良く理解され、他の特徴事項および利点がさらにより明らかになるであろう。

本発明による空調ループの第１の変形形態の概略図である。 「冷房」と呼ばれるモードによる、図１の空調ループの概略図である。 「暖房」と呼ばれる第１のモードによる、図１の空調ループの概略図である。 「暖房」と呼ばれる第２のモードによる、図１の空調ループの概略図である。 本発明による空調ループの第２の変形形態の概略図である。 本発明による空調ループの第３の変形形態の概略図である。 本発明による空調ループの第４の変形形態の概略図である。

図において様々な実施形態に共通な構造的および／または機能的要素は、同じ参照記号を有する場合があることに留意すべきである。したがって別段の指定がない限り、これらの要素は同一の構造的な特性、寸法上の特性、および材料特性を有する。

以下で述べられる本発明の説明において「上流側」および「下流側」という用語は、当該の流体すなわち冷媒流体または空気の流れの、移動の方向を指す。

図１は全体の設計に従って示される、本発明の第１の変形形態による空調ループ１の概略図である。

空調ループ１は閉ループであり、その内部を冷媒流体が循環する。冷媒流体は、Ｒ７４４という名称でよく知られている二酸化炭素などの超臨界流体とすることができる。しかし冷媒流体は、ハイドロフルオロカーボンなどの亜臨界流体、例えばＲ１３４ａという名称でよく知られている冷媒流体、または環境影響が少ない冷媒流体、例えばＲ１２３４ｙｆという名称でよく知られている冷媒流体とすることもできる。

空調ループ１は、高圧での冷媒流体と、低圧での同じ冷媒流体との間の熱交換によって空調ループ１の性能を改善することが可能な内部交換器（図示せず）を備えることができる。冷媒流体がＲ７４４などの超臨界流体である場合は、空調ループ１内に内部交換器を配置することが特に有利である。亜臨界流体の場合は、空調ループ１内に内部交換器があるかどうかは任意選択である。

空調ループ１内では、冷媒流体は圧縮機２によって循環させられ、これは例えば電気モータによって駆動され、具体的には圧縮機２の外被の内側に一体化される。圧縮機２の機能は冷媒流体の圧力を高めることであり、かつそれに対応して温度を上昇させることである。

圧縮機２は、低圧で低温での冷媒流体がそれ通って圧縮機１に流入する、入口を備える。冷媒流体は、圧縮機１の入口における冷媒流体の状態と比べて高い圧力および高い温度の状態で、出口を通って圧縮機２をから流出する。

空調ループ１は、空調ループ１の様々な動作モードを管理することを可能にする制御手段５を備える。制御手段５は、複数の互いに異なる構成部分によって構成される。

空調ループ１の代替実施形態によれば、制御手段５は専ら、例えば第１の遮断手段６および第２の遮断手段７によって構成される。第１の遮断手段６および第２の遮断手段７は、冷媒流体の流れのすべてまたは一部を許容および／または排除することを可能にする。

本発明によれば圧縮機２からの出口は、第１の遮断手段６に接続される。第１の遮断手段６は二方弁であることが好ましい。さらに第１の遮断手段６は、外部熱用交換器９に接続される。外部熱用交換器９は車両の前面に配置されることが有利である。

外部熱用交換器９は、冷媒流体と、本発明による空調ループ１がその中に設置された車内の外側を流れる外部空気の流れ１０との間の、熱交換を達成することを可能にする。

外部熱用交換器９は、外部空気の流れ１０によって通過される前面を呈する。１つの典型的な実施形態によれば外部熱用交換器９は、少なくとも１つの第１の流路１１と、１つの第２の流路１２とを備える。

第１の流路１１は、第２の流路１２より、外部熱用交換器９の前面の大きな比率を占めることが好ましい。具体的には、第１の流路１１は外部熱用交換器９の前面の約２／３を占め、第２の流路１２は外部熱用交換器９の前面の約１／３を占める。

さらに、外部熱用交換器９は第１の膨張手段１４に接続される。第１の膨張手段１４は、その断面が冷媒流体の通過のために確定された、較正されたオリフィス１４であることが好ましい。代替として第１の膨張手段１４はまた、温度自動膨張弁１４とすることができ、さらには電気的または電子的に制御された膨張弁１４とすることができる。

第１の膨張手段１４は、さらに蒸発器１５に接続される。蒸発器１５は冷媒流体と、車内の内側に拡散されることを目的とする内部空気の流れ１６との間の熱の交換器である。内部空気の流れ１６は、車内の温度状態調節を確実にすることを可能にする。

蒸発器１５からの出口は圧縮機２の入口に直接に、あるいは温度条件に従ってまたは空調ループ１の動作モードに従って、冷媒流体の循環しない部分を貯蔵すること可能にする貯蔵装置１７を用いて接続される。

さらに本発明の第１の変形形態によれば、圧縮機２からの出口と、第１の遮断手段６との間に第１の接続点１８が設けられる。空調ループ１は、第１の接続点１８のレベルにおいて「Ｔ字」部分を形成する。第１の接続点１８は、内部熱用交換器１９に接続される。

内部熱用交換器１９は熱交換器であり、その機能は内部空気の流れ１６と冷媒流体の間の熱交換をもたらすことである。より具体的には内部熱用交換器１９は、「暖房」と呼ばれる少なくとも１つのモードにおいて実施される車内を暖房する機能に専用である。

内部熱用交換器１９は、内部空気の流れ１６の方向に従って蒸発器１５の下流側に配置されることが有利である。

内部熱用交換器１９からの出口は、第２の膨張手段２０に接続される。第２の膨張手段２０は、その断面が冷媒流体の通過のために確定された、較正されたオリフィス２０であることが好ましい。代替として第２の膨張手段２０はまた、温度自動膨張弁２０とすることができ、さらには電気的または電子的に制御された膨張弁２０とすることができる。

第２の膨張手段２０は、外部熱用交換器９と第１の膨張手段１４の間に配置された第２の接続点２１に通じている。空調ループ１は、第２の接続点２１のレベルにおいて「Ｔ字」部分を形成する。

さらに本発明の第１の変形形態によれば、空調ループ１は第３の接続点２２を備える。第３の接続点２２は、制御手段５の構成要素である第２の遮断手段７に通じており、第１の遮断手段６と外部交換器９の間に配置される。空調ループ１は、第３の接続点２２のレベルにおいて「Ｔ字」部分を形成する。

最後に、第２の遮断手段７からの出口は、蒸発器１５と圧縮機２の入口の間、具体的には貯蔵装置１７の上流側に配置された第４の接続点２３に接続される。空調ループ１は、第４の接続点２３のレベルにおいて「Ｔ字」部分を形成する。

図２から図４は、図１に示される本発明の第１の変形形態の様々な動作モードを示す。慣例により図２から図４において、実線は冷媒流体が循環する空調ループ１の要素または部分を表し、点線は冷媒流体が循環しない空調ループ１の要素または部分を表す。

図２は、内部空気の流れ１６の「冷房」と呼ばれるモードによる、図１の空調ループ１の概略図である。これを行うために第１の遮断手段６は開路位置に置かれ、言い換えれば冷媒流体が通過できるようにし、この場合は冷媒流体は圧縮機２の出口から外部熱用交換器９に向かって流れることが許される。

次いで冷媒流体は外部熱用交換器９に流入し、第１の流路１１を通過し、次いで第２の流路１２を、有利には第１の流路１１における流れの方向と反対の流れの方向に通過し、その後に外部熱用交換器９から流出する。冷媒流体は、外部熱用交換器９を流れるのに従って、外部熱用交換器９を通過する外部空気の流れ１０に熱量を引き渡す。

さらに「冷房」と呼ばれるモードでは、第２の遮断手段７は閉路位置に置かれ、言い換えれば冷媒流体を阻止し、この場合は冷媒流体は第３の接続点２２から圧縮機２に向かって流れることはできない。

冷媒流体は外部熱用交換器９から流出すると、次いで第１の膨張手段１４を通過し、それによって冷媒流体の圧力の減少を引き起こす。

結果として冷媒流体は蒸発器１５内に進み、次いで蒸発器１５には膨張された冷媒流体が流れる。冷媒流体は、蒸発器１５を通過する内部空気の流れ１６から熱量を吸収する。内部空気の流れ１６は、有利なことに蒸発器１５を通過するのに従って除湿される。したがって内部の状態調整のために、車内の内側に乾燥され冷却された内部空気の流れ１６を拡散することが可能となる。

次いで冷媒流体は蒸発器１５から流出し、第４の接続点２３を通過し、その後に圧縮機２に、有利には貯蔵装置１７を通過した後に戻る。

図３は、内部空気の流れ１６の「暖房」と呼ばれる第１のモードによる、図１の空調ループ１の概略図である。これを行うために第１の遮断手段６は閉路位置に置かれ、言い換えれば冷媒流体を阻止し、この場合は冷媒流体は圧縮機２の出口から第３の接続点２２に向かって流れることはできない。したがって冷媒流体は圧縮機２から流出すると、第１の接続点１８を通過し、内部熱用交換器１９に向かって方向付けられる。

圧縮機２によってもたらされた圧縮によってその温度が上昇された冷媒流体は、内部熱用交換器１９を通過し、内部空気の流れ１６に熱量を引き渡す。これは内部空気の流れ１６の再加熱として、したがって内部の温度の増加として現れる。

冷媒流体は内部熱用交換器１９から流出し、第２の膨張手段２０に流入し、それによって冷媒流体の圧力の減少を引き起こす。

次いで冷媒流体は外部熱用交換器９内に進む。冷媒流体は第２の流路１２を通過し、次いで第１の流路１１を、有利には第２の流路１２の内側の流れの方向と反対の流れの方向に通過し、その後に外部熱用交換器９から流出する。冷媒流体は、外部熱用交換器９を流れるのに従って、外部熱用交換器９を通過する外部空気の流れ１０から熱量を吸収する。

「暖房」と呼ばれる第１のモードによれば、冷媒流体は外部熱用交換器９内を、「冷房」と呼ばれるモードによる冷媒流体の流れの方向とは反対の方向に流れる。

次いで冷媒流体は第３の接続点２２を通過し、第１の遮断装置６が閉路位置に置かれていることにより、そこから第２の遮断手段７に向かって方向付けられる。

第２の遮断手段７は開路位置に置かれ、言い換えれば冷媒流体が通過できるようにし、この場合は冷媒流体は第３の接続点２２から第４の接続点２３に向かって流れることができ、その後に圧縮機２に、有利には貯蔵装置１７を通過した後に戻る。

図４は、内部空気の流れ１６の「暖房」と呼ばれる第２のモードによる、図１の空調ループ１の概略図である。内部空気の流れ１６の「暖房」と呼ばれる第２のモードは、「回収」と呼ばれるモードとしても参照される。この種類の動作モードは、例えば外部空気の流れ１０の温度により、外部熱用交換器９の使用が不適当になるときに用いられる。この種類の動作モードはまた、例えば内部空気の流れ１６を乾燥させ除湿するために用いることができる。この場合のモードは、「除湿」と呼ばれるモードとしても参照される。

これを行うために空調ループ１は、内部空気の流れ１６が、蒸発器１５および内部熱用交換器１９を通過できるように構成される。「暖房」と呼ばれる第２のモードによれば、内部空気の流れ１６は車内から流出することになるので有利である。

任意選択として次いで、追加の加熱装置（ここでは図示せず）、例えば電気暖房放熱器によって熱力学サイクルを開始することができる。

有利なことには「暖房」と呼ばれる第１のモードにより空調ループ１の動作を開始し、次いで「暖房」と呼ばれる第２のモードにより空調ループ１を動作させるように制御手段５を構成することができる。

「暖房」と呼ばれる第２のモードは、制御手段５が外部熱用交換器９内の冷媒流体の流れを阻止するという点で、「暖房」と呼ばれる第１のモードと区別される。「暖房」と呼ばれる第２のモードでは、それに従って制御手段５は冷媒流体の循環を阻止する。換言すれば、第１の遮断手段６および第２の遮断手段７は閉路位置に置かれ、言い換えれば冷媒流体を阻止し、この場合は冷媒流体は第１の接続点１８、第２の接続点２１、および外部熱用交換器９の間を流れることができない。

冷媒流体はそれに従って圧縮機２から流出し、第１の接続点１８を通過する。第１の遮断手段６が閉路位置に置かれている結果として、冷媒流体は内部熱用交換器１９に向かって方向付けられ、その後に第２の膨張手段２０に到達し、それによって冷媒流体の第１の圧力低下を引き起こし、その後に第２の接続点２１に到達する。

第２の遮断手段７が閉路位置に置かれている結果として、冷媒流体は第１の膨張手段１４に向かって方向付けられ、それによって冷媒流体の第２の圧力低下を引き起こすが、外部熱用交換器９は通過しない。

次いで冷媒流体は蒸発器１５内に進み、その内側で冷媒流体は内部空気の流れ１６から熱量を受け取る。

本発明によれば「暖房」と呼ばれる第２のモードによる空調ループ１では、第１の膨張手段１４および第２の膨張手段２０は直列に配置され、有利なことに一方が他方の直ぐ後に配置される。

したがって具体的に関連するやり方において、「暖房」と呼ばれる第２のモードによる膨張は、「冷房」と呼ばれるモードで第１の膨張手段１４によって引き起こされる膨張、または「暖房」と呼ばれる第１のモードで第２の膨張手段２０によって引き起こされる膨張より大きい。この種類の構成は、「暖房」と呼ばれる第２のモードが適切に機能することを確実にする。

第１の膨張手段１４および第２の膨張手段２０は、内部熱用交換器１９からの出口と、蒸発器１５との間に直列に配置されることが好ましく、第２の接続点２１は、第１の膨張手段１４と第２の膨張手段２０の間に置かれることが有利である。

したがって本発明は、それぞれ「冷房」機能または「暖房」機能のために用いられる、第１の膨張手段１４および第２の膨張手段２０の存在から利点をもたらす。それにより「暖房」と呼ばれる第２のモードの機能を確実にするために、「冷房」機能と「暖房」機能とを組み合わせることが可能である。それにより、「暖房」と呼ばれる第２のモードは追加の補助的構成部分を必要としないので、当該の組立体の設計は特に簡潔になる。本発明によれば「暖房」と呼ばれる第２のモードは、空調ループ１内にすでにある構成部分を利用する。

冷媒流体は、蒸発器１５から流出すると、次いで第４の接続点２３に到達し、その後に圧縮機２に、有利には貯蔵装置１７を通過した後に戻る。

また図１から図４による空調ループ１は、具体的には第１の遮断手段６および第２の遮断手段７、具体的には二方弁の形の、２つの互いに異なる制御手段５の使用を必要とするだけであることに留意すべきである。

また本発明による空調ループ１の第１の変形形態によれば、空調ループ１は、２つの互いに異なる膨張手段、具体的には第１の膨張手段１４および第２の膨張手段２０のみを備え、それらは「冷房」と呼ばれるモード、または「暖房」と呼ばれる第１のモードの場合は独立に用いられ、「暖房」と呼ばれる第２のモードの場合は組み合わせて、好ましくは直列に用いられることに留意すべきである。

図５は、本発明による空調ループ１の第２の変形形態の概略図である。図１から図４による空調ループ１との違いは、制御手段５に見出される。図１から図４の場合は制御手段５は数が２つだけであり、それぞれ第１の遮断手段６および第２の遮断手段７であるが、図５による第２の変形形態の制御手段５は、第３の遮断手段２４を備える。

第３の遮断手段２４は、空調ループ１内に第２の接続点２１と第１の膨張手段１４の間に配置される。第３の遮断手段２４は、例えば二方弁の形をとることが有利である。代替として第３の遮断手段２４はさらに、第２の接続点２１の代わりにおよびその置き換えとして取り付けられた三方弁の形をとることができる。

第３の遮断手段２４は、「暖房」と呼ばれる第１のモードに特に関連がある。実際、第３の遮断手段２４は、第１の膨張手段１４が較正されたオリフィスであるときは、少量の冷媒流体が蒸発器１５に向かって通ることを可能にする。しかし「暖房」と呼ばれる第１のモードによれば、蒸発器１５は迂回されることが望ましい。

「暖房」と呼ばれる第１のモードの性能を改善するために、第３の遮断手段２４は、第１の膨張手段１４および蒸発器１５に向かう、冷媒流体の流れのすべてまたは一部を受け入れるおよび／または排除することを可能にする。

「暖房」と呼ばれる第１のモードでの第３の遮断手段２４の閉路位置は、本発明による空調ループ１の成績係数を改善することができる。

図６は、本発明による空調ループ１の第３の変形形態の概略図である。図５による空調ループ１との違いは、制御手段５に見出される。図５に示される空調ループ１では、制御手段５は数が３つだけであり、それぞれ第１の遮断手段６、第２の遮断手段７、および第３の遮断手段２４であるが、図５による第３の変形形態の制御手段５は、第４の遮断手段２５および／または第５の遮断手段２６を備える。

第４の遮断手段２５は空調ループ１内に、第１の接続点１８と内部熱用交換器１９の間に配置される。第４の遮断手段２５は、例えば二方弁の形をとることが有利である。代替として第４の遮断手段２５はさらに、第１の接続点１８の代わりにおよびその置き換えとして取り付けられた三方弁の形をとることができる。第４の遮断手段２５が三方弁の形をとるときは、単一の制御手段５の形で、第１の遮断手段６と組み合わされることがあり得る。

第４の遮断手段２５は、「冷房」と呼ばれるモードに特に関連する。実際、第４の遮断手段２５は、内部熱用交換器１９および第２の遮断手段２０を備える空調ループ１の一部分内の、冷媒流体の流れのすべてまたは一部を受け入れるおよび／または排除することを可能にする。このようにして第４の遮断手段２５は、特に第２の遮断手段２０が較正されたオリフィスの形をとるときは、内部熱用交換器１９を通る、および第２の遮断手段２０を通る冷媒流体の寄生的な流れを回避する。

「冷房」と呼ばれるモードにおける第４の遮断手段２５の閉路位置は、本発明による空調ループ１の成績係数を改善することができる。

空調ループ１は任意選択で、第２の遮断手段２０と第２の接続点２１の間に配置された第５の遮断手段２６を備える。第５の遮断手段２６は、例えば二方弁の形をとることが有利である。代替として第５の遮断手段２６はさらに、第２の接続点２１の代わりにおよびその置き換えとして取り付けられた三方弁の形をとることができる。第５の遮断手段２６が三方弁の形をとるときは、単一の制御手段５の形で、第３の遮断手段２４と組み合わされることがあり得る。

第５の遮断手段２６は、内部熱用交換器１９および第２の膨張手段２０を備え、第４の遮断装置２５と第５の遮断装置２６の間に位置する、空調ループ１の部分を完全に分離することを可能にする。

図６に示される空調ループ１の第３の変形形態は追加的な違いを示す。実際、暖房、換気、および／または空調設備は、少なくとも１つの密閉手段２７を含み、その機能は内部熱用交換器１９内の内部空気の流れ１６の通過を防止することである。図６に示される典型的な実施形態によれば、密閉手段２７は、内部空気の流れ１６の方向に応じて、内部熱用交換器１９の上流側および／または下流側に取り付けることができる。

例としてこの種類の密閉手段２７は、回転軸上に関節をなす制御ダンパ２８の形をとる。この種類の制御ダンパ２８はしたがって、制御ダンパ２８が内部熱用交換器１９を通る内部空気の流れ１６の循環を阻止する第１の極限位置と、内部空気の流れ１６が、内部熱用交換器１９を通る内部空気の流れ１６による全く妨げられないアクセスをもたらす第２の極限位置とを選ぶことができる。もちろん制御ダンパ２８は、第１の極限位置と第２の極限位置の間を含むすべての中間位置を選ぶことができる。

図７は、本発明による空調ループ１の第４の変形形態の概略図である。本発明による空調ループ１の第４の変形形態は、前述の代替の変形形態と比べていくつかの違いを含む。

図１から図６に関連して述べられた空調ループ１の代替実施形態では、内部熱用交換器１９は、「暖房」と呼ばれる第１のモードによる実行時、および「暖房」と呼ばれる第２のモードによる実行時には冷媒流体によって通過され、一方、空調ループ１が「冷房」と呼ばれるモードにより実行されるときは迂回される。この種類の構成は、制御手段５を作動することによって得られる。

図７による空調ループ１の第４の変形形態によれば、どの動作モード、具体的には「冷房」と呼ばれるモード、「暖房」と呼ばれる第１のモードおよび「暖房」と呼ばれる第２のモードおよび「冷房」と呼ばれるモードであるかに関わらず、内部熱用交換器１９は冷媒流体によって通過される。

さらに代替実施形態によれば、第１の膨張手段１４および第２の膨張手段２０は、冷媒流体の流れが密閉されたやり方で閉じるように構成されるので有利である。それにより第１の膨張手段１４および第２の膨張手段２０は、第１の膨張手段１４および第２の膨張手段２０がその中に配置された空調ループ１の部分内の冷媒流体の流れを、特定のコマンドに従って防止することからなる補助的機能を呈する。

「冷房」と呼ばれるモードでは、冷媒流体は圧縮機２によって循環させられ、次いで内部熱用交換器１９を通過する。空調ループ１の第４の変形形態の「冷房」と呼ばれるモードでは、第１の遮断手段６は開路位置に置かれ、言い換えれば冷媒流体が通過できるようにし、この場合は冷媒流体は、内部熱用交換器１９から外部熱用交換器９に向かって流れることができる。次いで冷媒流体は、外部熱用交換器９内に進み、第１の流路１１を通過し、次いで第２の流路１２を、有利には第１の流路１１における流れの方向と反対の流れの方向に通過し、その後に外部熱用交換器９から流出する。

冷媒流体は、外部熱用交換器９から流出すると、第１の膨張手段１４を通過し、それによって冷媒流体の圧力の減少を引き起こす。

結果として冷媒流体は蒸発器１５内に進む。冷媒流体は、蒸発器１５を通過する内部空気の流れ１６から熱量を吸収する。内部空気の流れ１６は、有利なことに蒸発器１５を通過するのに従って除湿される。したがって内部の状態調整のために、車内の内側に乾燥され冷却された内部空気の流れ１６を拡散することが可能となる。

次いで冷媒流体は蒸発器１５から流出し、圧縮機２に向かって、有利には貯蔵装置１７を通過した後に戻る。

空調ループ１の第４の変形形態の「冷房」と呼ばれるモードでは、第１の遮断手段６は開路位置に置かれ、第２の遮断手段７は閉路位置に置かれ、第１の膨張手段１４は膨張を生じ、第２の膨張手段２０は、それが配置された空調ループ１の部分を密閉されたやり方で閉じる。第２の膨張手段２０が配置された空調ループ１の部分の閉鎖は、その結果内部熱用交換器１９からの出口と外部熱用交換器９の間の冷媒流体のすべての流れを阻止する。

「暖房」と呼ばれる第１のモードでは冷媒流体は、圧縮機２によって循環させられ、次いで内部熱用交換器１９を通過する。空調ループ１の第４の変形形態の「暖房」と呼ばれる第１のモードでは、第１の遮断手段６は閉路位置に置かれ、言い換えれば阻止位置に置かれる。次いで冷媒流体は第２の膨張手段２０を通過し、それによって冷媒流体の圧力の減少を引き起こす。次いで冷媒流体は外部熱用交換器９内に進む。空調ループ１の第４の変形形態の「暖房」と呼ばれる第１のモードでは、第１の遮断手段６は閉路位置に置かれ、第２の遮断手段７は開路位置に置かれる。冷媒流体は、内部熱用交換器１９から流出すると、圧縮機２に向かって、有利には貯蔵装置１７を通過した後に戻る。

空調ループ１の第４の変形形態の「暖房」と呼ばれる第１のモードでは、第１の遮断手段６は閉路位置に置かれ、第２の遮断手段７は開路位置に置かれ、第１の膨張手段１４は、それが配置された空調ループ１の部分を、密閉されたやり方で閉じる。第１の膨張手段１４が配置された空調ループ１の部分の閉鎖は、その結果第２の膨張手段２０と蒸発器１５の間の冷媒流体のすべての流れを阻止する。

空調ループ１の第４の変形形態の「暖房」と呼ばれる第２のモードでは、冷媒流体は圧縮機２によって循環させられ、内部熱用交換器１９を通過する。次いで冷媒流体は第２の膨張手段２０を通過し、冷媒流体の圧力の第１の減少を引き起こし、次いで第１の膨張手段１４を通過し、冷媒流体の圧力の第２の減少を引き起こす。最後に冷媒流体は、蒸発器１５内に進み、圧縮機２に向かって、有利には貯蔵装置１７を通過した後に戻る。

空調ループ１の第４の変形形態の「暖房」と呼ばれる第２のモードでは、第１の遮断手段６および第２の遮断手段７は閉路位置に置かれる。さらに第１の遮断手段１４は、空調ループ１内において第２の遮断手段２０の後に直接に直列となる。

さらに第４の変形形態による空調ループ１は、「暖房」と呼ばれる第３のモードにより構成することができるという利点を示す。

「暖房」と呼ばれる第３のモードは、外部熱用交換器９内と、蒸発器１５内とにおいて並列に冷媒流体の流れを可能にするように、空調ループ１が構成されるものである。それに従って冷媒流体は、第２の接続点２１のレベルにおいて２つの流れに分離される。この種類の構成は、第１の膨張手段１４および第２の膨張手段２０の制御手段５の適当なコマンドによって可能となる。

空調ループ１の第４の変形形態の「暖房」と呼ばれる第３のモードでは、冷媒流体は圧縮機２によって循環させられ、内部熱用交換器１９を通過する。次いで冷媒流体は第２の膨張手段２０を通過し、それによって冷媒流体の圧力の第１の減少を引き起こす。

第２の接続点２１では冷媒流体は、外部熱用交換器９を通過する冷媒流体の第１の部分と、第１の膨張手段１４に向かって移動する冷媒流体の第２の部分とに分離され、第２の部分はそれによって冷媒流体の圧力の第２の減少を引き起こし、その後に冷媒流体は蒸発器１５を通過し、第４の接続点２３に到達する。

冷媒流体の第１の部分は、外部熱用交換器９および第２の遮断手段７を通過し、その後に第４の接続点２３に到達する。

次いで冷媒流体の第１の部分および冷媒流体の第２の部分は、第４の接続点２３のレベルにおいて結合され、その後に圧縮機２に、有利には貯蔵装置１７を通過した後に戻る。

「暖房」と呼ばれる第３のモードでは、第１の遮断手段６は閉路位置に置かれ、第２の遮断手段７は開路位置に置かれ、第１の膨張手段１４および第２の膨張手段２０は流体の通過を可能にし、冷媒流体の膨張をもたらす。この種類の動作モードでは第１の膨張手段１４は、最小の膨張を行うように最大限に開かれることが好ましい。

空調ループ１の第４の変形形態の「暖房」と呼ばれる第３のモードでは、次いで外部熱用交換器９および蒸発器１５は並列に機能する。

上記の説明では、１つの構成部分の他に対する位置を識別するために、「直接に（ｄｉｒｅｃｔｌｙ）」または「直ぐに（ｉｍｍｅｄｉａｔｅｌｙ）」という用語を用いている。これらの用語は、第１の構成部分は第２の構成部分に隣接する、またはそれらは場合によっては例えば導管または管の形をとる、具体的には可撓性または剛性の、冷媒流体の輸送手段のみによって互いに接続されるという意味において理解されなければならない。換言すれば第１の構成部分は第２の構成部分に、空調ループ１内で動作する熱力学サイクルの点から不活性な手段によって接続される。

本発明はもちろん上述の実施形態に限定されず、例示のためにのみ述べられたものである。本発明は様々な改変形態、変更形態、および本発明の関連において当業者によって想定され得る種類の他の変形形態、特に、個別にまたは関連して採用することができる上述の様々な動作モードのすべての組み合わせを包含するものである。

Claims (16)

1. 冷媒流体がそれを通って流れる空調ループ（１）であって、圧縮機（２）と、外部熱用交換器（９）と、第１の膨張手段（１４）と、第２の膨張手段（２０）と、蒸発器（１５）と、内部熱用交換器（１９）と、前記空調ループ（１）を様々な動作モードのために構成することができる制御手段（５）とを備える空調ループ（１）において、
   前記制御手段（５）は、前記圧縮機（２）と前記外部熱用交換器（９）の間に配置され、前記冷媒流体の流れのすべてまたは一部を受け入れるおよび／または排除することができる少なくとも１つの第１の遮断手段（６）と、前記第１の遮断手段（６）と前記圧縮機（２）の間に配置され、前記冷媒流体の流れのすべてまたは一部を受け入れるおよび／または排除することができる少なくとも１つの第２の遮断手段（７）とを備えることを特徴とする、空調ループ（１）。
2. 前記外部熱用交換器（９）と前記第２の膨張手段（２０）の間に構成された接続点（２１）と、前記蒸発器（１５）との間に、前記第１の膨張手段（１４）が構成される、請求項１に記載の空調ループ（１）。
3. 前記制御手段（５）が前記第１の遮断手段（６）および前記第２の遮断手段（７）のみを備える、請求項１または２に記載の空調ループ（１）。
4. 前記圧縮機（２）が前記内部熱用交換器（１９）に接続される、請求項１から３の一項に記載の空調ループ（１）。
5. 前記内部熱用交換器（１９）が前記第２の膨張手段（２０）に接続される、請求項１から４の一項に記載の空調ループ（１）。
6. 前記圧縮機（２）の上流側に貯蔵手段（１７）が構成される、請求項１から５のいずれかに記載の空調ループ（１）。
7. 「冷房」と呼ばれるモードを規定するために、前記第１の遮断手段（６）は開かれ、前記第２の遮断手段（７）は閉じられる、冷房モードにおける請求項１から６のいずれかに記載の空調ループ（１）。
8. 前記冷媒流体は圧縮機（２）によって循環させられ、引き続いて前記第１の遮断手段（６）、前記外部熱用交換器（９）、前記第１の膨張手段（１４）、前記蒸発器（１５）を通過し、前記圧縮機（２）に戻る、請求項７に記載の空調ループ（１）。
9. 前記内部熱用交換器（１９）が前記冷媒流体によって通過される、請求項８に記載の空調ループ（１）。
10. 「暖房」と呼ばれるモードを規定するために、前記第１の遮断手段（６）は閉じられ、前記第２の遮断手段（７）は開かれる、請求項１から６のいずれかに記載の空調ループ（１）。
11. 前記冷媒流体が前記圧縮機（２）によって循環させられ、次いで引き続いて前記内部熱用交換器（１９）、前記第２の膨張手段（２０）、前記外部熱用交換器（９）、前記第２の遮断手段（７）を通過し、前記圧縮機（２）に戻る、請求項１０に記載の空調ループ（１）。
12. 「暖房」と呼ばれる第２のモードを規定するために、前記第１の遮断手段（６）および前記第２の遮断手段（７）が閉じられる、請求項１から６のいずれかに記載の空調ループ（１）。
13. 前記冷媒流体が前記圧縮機（２）によって循環させられ、引き続いて前記内部熱用交換器（１９）、前記第２の膨張手段（２０）、前記第１の膨張手段（１４）、前記蒸発器（１５）を通過し、前記圧縮機（２）に戻る、請求項１２に記載の空調ループ（１）。
14. 「暖房」と呼ばれる第３のモードを規定するために、前記第１の遮断手段（６）は閉じられ、前記第２の遮断手段（７）は開かれ、前記第１の膨張手段（１４）は開かれ、前記第２の膨張手段（２０）は開かれる、請求項１から６のいずれかに記載の空調ループ（１）。
15. 前記外部熱用交換器（９）および蒸発器（１５）には並列に供給される、請求項１４に記載の空調ループ（１）。
16. 「暖房」と呼ばれる第１のモードまたは「暖房」と呼ばれる第２のモードと、「冷房」と呼ばれるモードとの間で、前記外部熱用交換器（１９）における前記冷媒流体の流れが逆にされる、請求項７から１３のいずれかに記載の空調ループ（１）。

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