JP2018188141A - 車両の空調システム及びその作動方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】冷却剤回路2aと冷却水回路30aを有する車両の空調システム1aに関し、冷却剤回路は圧縮機3、冷却水と冷却剤間の熱伝達のために凝縮機/気体冷却器として作動する冷却剤−冷却水間熱交換機4、第1膨張器5、及び乗客空間への供給空気の空気調節のための第1冷却剤−空気間熱交換機6を含み、冷却水回路は移送装置31、乗客空間への供給空気の加熱用の第1冷却水−空気間熱交換機33、第2冷却水−空気間熱交換機37、及び冷却剤−冷却水間熱交換機4を備える。また冷却剤回路は専ら気化器として作動する第2冷却剤−空気間熱交換機9を含み、ここで冷却剤の流動方向に沿って第2冷却剤−空気間熱交換機9の上流に第2膨張器8が位置し、両者共に第1流動経路12上に配置される。
【選択図】図2
Description
冷却剤回路は、圧縮機、冷却水回路の冷却水と冷却剤との間の熱を伝逹(transfer)するための凝縮機/気体冷却器として作動できる冷却剤−冷却水間熱交換機(heat_exchanger)、第1膨張器だけでなく、乗客空間への供給空気を調節するための第1冷却剤−空気間熱交換機を含む。
他方、冷却水回路は冷却水を循環させるための移送装置、乗客空間への供給空気を加熱するための第1冷却水−空気間熱交換機、第2冷却水−空気間熱交換機だけでなく、冷却剤−冷却水間熱交換機を備えて形成される。
(A)冷却剤回路は冷却剤の流動方向に沿って圧縮機、冷却水回路の冷却水と冷却剤との間の熱伝達のために凝縮機/気体冷却器として作動できる冷却剤−冷却水間熱交換機、第1膨張器だけでなく、乗客空間への供給空気の空気調節のための第1冷却剤−空気間熱交換機とを含む。
(B)冷却水回路は冷却水の循環のための移送装置、乗客空間への供給空気の加熱のための第1冷却水−空気間熱交換機、第2冷却水−空気間熱交換機だけでなく、冷却剤−冷却水間熱交換機を備えて形成される。
− 乗客空間を加熱するために廃熱の流動を使用することによって、最小エネルギーを用いて乗客空間への供給空気の空気調節、特に冷却、除湿及び/又は加熱が行われ、
− 特に低い外部温度の周辺から熱を吸収する加熱ポンプモードで作動する場合に使うために、気化器としての作動のために特別に形成された冷却剤−空気間熱交換機が使われ、この時、さらに高い外部温度及び冷房が必要な場合、熱を冷却剤−空気間熱交換機とは異なる構成部品を通し周辺に放出して、この場合、冷却剤側の圧力の損失を最小とし、空気からの熱吸収を最大とするだけでなく、熱伝達領域の凍結のリスクを最小とする、
− 性能、効率及び使用寿命が増加するだけでなく、
− 乗客空間の内部に充分な快適感が提供されるが、これは
− 既存の市販車両の公知の構造プランと現状の設置空間に組み込ん(integrate)で使用し、最小の設置空間、最小重量及び最小構成部品の数、を含む構造的に簡単な冷却剤回路を用いて具現され、これを通じて
− 最小の作動費用、製造費用及び維持補修費用が実現する。
第1冷却剤−空気間熱交換機(6)と第2冷却剤−空気間熱交換機(9)は相互に直列に、即ち、順に配置される。第2冷却剤−空気間熱交換機(9)と、これに連関する第2膨張器(8)は第1流動経路(12)内に形成される。有利に、第2冷却剤−空気間熱交換機(9)は、空気の作用を受けながら凝縮機/気体冷却器として作動する従来の冷却剤−空気間熱交換機の構造空間を有する。
空調システム(1a)が加熱ポンプモード、又は後続加熱モードで作動する場合、加熱熱交換機(33)において乗客空間への供給空気に伝達可能な熱は、気化器として作動する第1冷却剤−空気間熱交換機(6)からのエネルギーと、気化器として作動する第2冷却剤−空気間熱交換機(9)からのエネルギーと、圧縮機(3)内で冷却剤に伝達されるエネルギーと、からなるが、前記エネルギーは、乗客空間への供給空気が充分な温度に到達するように冷却剤−冷却水間熱交換機(4)において全体として冷却剤に伝達される。
上記の液体冷却剤から気体冷却剤を分離するための装置は分離装置(separator)又は相分離器(phase_separator)とも呼ばれて、冷却剤−空気間熱交換機(9)の内部に統合形成された装置として、冷却剤が冷却剤−空気間熱交換機(9)の内で熱を伝達するセクションを貫流する前に、各々冷却剤の気体相から液体相を分離する。この場合、冷却剤−空気間熱交換機(9)の中で熱を伝達するセクションは2個の領域、即ち、気化領域とも呼ばれる活性領域と、過流領域とも呼ばれる非活性領域に分けられる。
2a〜2d、2f、2’ 冷却剤回路
3 圧縮機
4 熱交換機、冷却剤−冷却水間熱交換機
5 膨張器、第1膨張器
6 熱交換機、第1冷却剤−空気間熱交換機
7 内部熱交換機
8 第2膨張器
9 熱交換機、第2冷却剤−空気間熱交換機
10 逆流防止部材
11 収集器
12 第1流動経路
13 第2流動経路
14 分岐位置
15 合流位置
16 バルブ、遮断バルブ
17 第2流動経路
18 分岐位置
19 合流位置
20 第3膨張器
21 第3流動経路
22 第4膨張器
23 熱交換機
30a、30e、30g、30’ 冷却水回路
31 移送装置
32 補助加熱熱交換機
33 第1冷却水−空気間熱交換機、加熱熱交換機
34a、34g 分岐位置、3方向バルブ
35 合流位置
36a、36g 第1流動経路
37 第2冷却水−空気間熱交換機
38 第2流動経路
39 熱交換機
40 第2流動経路
50 空調装置
51 乗客空間供給空気の流動方向
52 設備モジュール
53 空気の流動方向
Claims (19)
- 冷却剤回路(2a、2b、2c、2d、2f)と冷却水回路(30a、30e、30g)とを具備した車両の空調システム(1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g)であって、
(A) 前記冷却剤回路(2a、2b、2c、2d、2f)は圧縮機(3)、冷却水回路(30a、30e、30g)の冷却水と冷却剤間の熱伝達のために凝縮機/気体冷却器として作動できる冷却剤−冷却水間熱交換機(4)、第1膨張器(5)だけでなく、乗客空間への供給空気を調節するための第1冷却剤−空気間熱交換機(6)を含み、
(B) 前記冷却水回路(30a、30e、30g)は移送装置(31)、前記乗客空間への供給空気を加熱するための第1冷却水−空気間熱交換機(33)、第2冷却水−空気間熱交換機(37)だけでなく、冷却剤−冷却水間熱交換機(4)を含む、
車両の空調システムにおいて、
前記冷却剤回路(2a、2b、2c、2d、2f)は専ら気化器として作動できる第2冷却剤−空気間熱交換機(9)を備えて形成され、この時、冷却剤の流動方向に沿って前記冷却剤−空気間熱交換機(9)の上流には第2膨張器(8)が位置し、前記第2膨張器(8)だけでなく前記第2冷却剤−空気間熱交換機(9)は第1流動経路(12)内に配置されたことを特徴とする、車両の空調システム(1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g)。
- 前記冷却水回路(30a、30e、30g)の前記第2冷却水−空気間熱交換機(37)、及び前記冷却剤回路(2a、2b、2c、2d、2f)の前記第2冷却剤−空気間熱交換機(9)は、設備モジュール(52)内部において、空気の流動方向(53)に沿って順に前記空気の作用を受けるように配置されたことを特徴とする、請求項1に記載の車両の空調システム(1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g)。
- 前記設備モジュール(52)は前記乗客空間から排出する空気、又は周辺空気、又は前記乗客空間から排出する空気と前記周辺空気からなる混合空気によって貫流されるように形成されたことを特徴とする、請求項2に記載の車両の空調システム(1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g)。
- 前記第1冷却剤−空気間熱交換機(6)及び前記第2冷却剤−空気間熱交換機(9)は、前記冷却剤回路(2a、2b)内で、前記空気の流動が相互に直列に貫流できるように配置されたことを特徴とする、請求項1乃至3の何れか1項に記載の車両の空調システム(1a、1b、1e)。
- 前記冷却剤回路(2a、2b)はバルブ(16)を備えた第2流動経路(13)を含んで、この時、前記第1流動経路(12)及び前記第2流動経路(13)は、各々分岐位置(14)から合流位置(15)まで延びて、前記第2流動経路(13)は前記第1流動経路(12)に対し並行したバイパスとして形成されたことを特徴とする、請求項4に記載の車両の空調システム(1a、1b、1e)。
- 前記第1冷却剤−空気間熱交換機(6)と前記第2冷却剤−空気間熱交換機(9)は、前記冷却剤回路(2c、2d、2f)内で、前記空気の流動が相互に並列に貫流できるように配置されたことを特徴とする、請求項1乃至3の何れか1項に記載の車両の空調システム(1c、1d、1f、1g)。
- − 前記第2膨張器(8)及び前記第2冷却剤−空気間熱交換機(9)を具備した前記第1流動経路(12)は分岐位置(18)から合流位置(19)まで延長されるように形成され、
− 第1膨張器(5)、前記第1冷却剤−空気間熱交換機(6)、そして第3膨張器(20)は第2流動経路(17)内に形成され、この時、前記第3膨張器(20)は前記第1冷却剤−空気間熱交換機(6)の下流に配置され、前記第2流動経路(17)は分岐位置(18)から前記合流位置(19)まで延長されるように形成されたことを特徴とする、請求項6に記載の車両の空調システム(1c、1d、1f、1g)。 - 前記冷却剤回路(2f)は気化器として作動できる一つの熱交換機(23)だけでなく、前記熱交換機(23)の上流に配置された第4膨張器(22)を含み、これらは第3流動経路(21)内に形成され、この時、前記第3流動経路(21)は前記分岐位置(18)から前記合流位置(19)まで延長されるように形成されたことを特徴とする、請求項7に記載の車両の空調システム(1f)。
- 前記熱交換機(23)は冷却剤−冷却水間熱交換機として形成されたことを特徴とする、請求項8に記載の車両の空調システム(1f)。
- 前記冷却剤回路(2a、2b、2c、2d、2f)内には冷却剤の流動方向に沿って前記圧縮機(3)の手前に冷却剤保存機として収集器(11)が配置されたことを特徴とする、請求項1乃至9の何れか1項に記載の車両の空調システム(1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g)。
- 前記冷却剤回路(2a、2b、2c、2d、2f)の前記冷却剤−冷却水間熱交換機(4)の内部に冷却剤保存機として収集機が統合し形成されたことを特徴とする、請求項1乃至9の何れか1項に記載の車両の空調システム(1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g)。
- 前記冷却水回路(30a、30e)は前記第1冷却水−空気間熱交換機(33)と前記冷却剤−冷却水間熱交換機(4)との間に形成されている分岐位置(34a)、及び合流位置(35)を含み、この時、前記分岐位置(34a)と前記合流位置(35)間には各々、前記第2冷却水−空気間熱交換機(37)を備えた第1流動経路(36a)と、前記第2冷却水−空気間熱交換機(37)を迂回するバイパスとして第2流動経路(38)が延長されるように形成されたことを特徴とする、請求項1乃至11の何れか1項に記載の車両の空調システム(1a、1b、1c、1d、1e、1f)。
- 冷却水回路(30g)は分岐位置(34g)及び前記合流位置(35)を含んで、この時、前記分岐位置(34g)は前記移送装置(31)と前記第1冷却水−空気間熱交換機(33)との間に形成され、前記合流位置(35)は前記第1冷却水−空気間熱交換機(33)と前記冷却剤−冷却水間熱交換機(4)との間に形成され、前記第2冷却水−空気間熱交換機(37)は第1流動経路(36g)内に形成され、前記第1冷却水−空気間熱交換機(33)は第2流動経路(40)内に形成され、前記第1流動経路(36g)及び前記第2流動経路(40)は各々前記分岐位置(34g)から前記合流位置(35)まで延長されるように形成されたことを特徴とする、請求項12に記載の車両の空調システム(1g)。
- 前記分岐位置(34a、34g)は3方向バルブとして形成されたことを特徴とする、請求項13に記載の車両の空調システム(1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g)。
- 冷却剤回路(2b、2d、2f)は内部熱交換機(7)を含むことを特徴とする、請求項1乃至14の何れか1項に記載の車両の空調システム(1b、1d、1e、1f、1g)。
- 乗客空間への供給空気を調節するために、冷却設備(chiller)モード、加熱ポンプモード、及び後続加熱モードを用いて動作する、冷却剤回路(2a、2b、2c、2d、2f)と冷却水回路(30a、30e、30g)とを具備した、請求項1乃至15の何れか1項に記載の車両の空調システム(1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g)を作動するための方法において、
専ら気化器として作動できる前記第2冷却剤−空気間熱交換機(9)によって空気の熱が冷却剤に伝えられ、この時、前記第2冷却剤−空気間熱交換機(9)内における冷却剤の圧力水準は、前記第2冷却剤−空気間熱交換機(9)内における冷却剤の圧力水準が前記第1冷却剤−空気間熱交換機(6)の内における冷却剤の圧力水準に相当するか、前記第1冷却剤−空気間熱交換機(6)内における冷却剤の圧力水準よりも低いように設定されることを特徴とする、車両の空調システム(1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g)の作動方法。 - 前記冷却剤回路上において、前記第1冷却剤−空気間熱交換機(6)と前記第2冷却剤−空気間熱交換機(9)は相互に直列に、又は相互に並列に、冷却剤により貫流されることを特徴とする、請求項16に記載の車両の空調システム(1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g)の作動方法。
- 前記冷却水回路上において、前記第1冷却水−空気間熱交換機(33)と前記第2冷却水−空気間熱交換機(37)は相互に直列に、又は相互に並列に、冷却水によって貫流されることを特徴とする、請求項16又は17に記載の車両の空調システム(1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g)の作動方法。
- 空気の流動方向(53)に沿って、前記第2冷却水−空気間熱交換機(37)、及びこれに続いて前記第2冷却剤−空気間熱交換機(9)は空気の作用を受けることを特徴とする、請求項16乃至18の何れか1項に記載の車両の空調システム(1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g)の作動方法。
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