JP3936693B2 - 車内の冷房、暖房、除湿を行う自動車用の冷却プラントと熱ポンプの組合せ - Google Patents

Description

本発明は、換気システムによって車内の冷房、暖房及び除湿を行う自動車用の冷却プラントと熱ポンプの組合せ（本明細書では「組合せ型冷却プラント／熱ポンプ」と称する）に関する。

自動車の換気システムは、多くの要件を満たさなければならない。第１に、寒い季節に乗客室に流入する空気の加熱が重要である。
さらに、車両は又、空調ユニットを備えており、かかる空調ユニットは、夏には乗客室に流入する空気の冷却を行なう。

冷却プラントが冷房のために用いられる場合、特に暖かい季節と寒い季節との間の移行期では、乗客室に流入する空気の湿度を下げることが可能である。それにより、空調ユニットの蒸発器は、空気の除湿に用いられ、この空気は、エンジンの冷却回路のヒータによって所望の温度まで加熱される。このようにすると、車内の窓が曇るのを効果的に防止することができる。

始めに、本発明がよく理解されることを目的としてこの組合せ動作の古典的な技術の現状を図１に示す。
エンジン冷却系統２はその最も簡単な形態では、通常はグリコールと水の混合物を用いて稼動する冷媒回路と、冷却液を車両のエンジン又は駆動集成装置１３越しにサーモスタット弁１４に送り出すポンプ１２とから成り、冷却液は、このサーモスタット弁から、需要に応じて、エンジン冷却回路内の換気システムの加熱用熱交換器５又は冷却器１５、或いはこれら両方に流れ、その後、冷却回路はポンプ１２のところで再び閉じる。冷却プラント１は、冷媒を圧縮するコンポートネント用圧縮機６、高圧側の室外熱交換器７と室内熱交換器８及び膨張要素９を有している。減圧状態の冷媒は、膨張要素９の後、内部熱交換器４に流入し、この内部熱交換器は、換気システム３内に設けられていて、移行期において流入空気の除湿を行ない、暖かい季節では空気の冷却を行なう。冷媒は、内部熱交換器／蒸発器４の後、アキュムレータ１０に流れ、ここで、液体と気体が互いに分離されて貯蔵され、冷媒は次に低圧側の内部熱交換器１１を通り、そして最終的に圧縮機６に流れて回路を閉じる。

乗客室に流入する除湿されて冷却された状態の空気の次の加熱は、「再熱」とも呼ばれている。換気システム３内の空気の流れ方向は、矢印１６で示されている。
また、技術の現状では、車両用の冷却プラントと熱ポンプの組合せを提供するシステムが知られている。かかるシステムが図２に示されている。
この場合も又、冷却プラント／熱ポンプ１の冷媒回路は、エンジン冷却系統のエンジン冷却回路２及び車両の換気システム３と組み合わされている。この場合、エンジン冷却回路２は、エンジンの熱エネルギの別のコンシューマ又はユーザとして冷媒回路とエンジン冷却回路との間に配置された結合用熱交換器１７によって延長されている。この結合用熱交換器１７は、エンジンの冷却回路の熱を利用して冷媒を蒸発させ、したがって、熱ポンプにこの熱を蒸発熱として提供する。

冷却プラントのモードの再熱動作のため、エンジン冷却回路２は、両方のシステムで用いられる。このために加熱用熱交換器５が設けられている。かくして、冷却プラントの動作の際、空気は、冷却プラント１の室内熱交換器４によって除湿され、次に、加熱用熱交換器５によって加熱される。

熱ポンプモードでは、エンジン冷却回路２の熱は、結合用熱交換器１７を経て熱ポンプの冷媒回路１に伝えられ、この熱ポンプは、内部熱交換器４が凝縮器／ガス冷却器として機能しているとき、熱を乗客室に流入する空気に供給する。効率が高く且つダイナミックなシステムを得るため、乗客室に流入する空気は、この動作モードでは加熱用熱交換器５を通らないことが有利である。これは、換気システム３の空気分配チャンバ内の弁位置により達成され、これは「暖房、換気、空調プラント−ＨＶＡＣ」とも呼ばれている。

この場合、冷媒回路１又は自動車冷却回路２はそれぞれ、上述のシステムと比較した場合、結合用熱交換器１７及び対応関係にある切換え弁と他の部品によって延長されている。
上述のシステムの欠点は、必要とされる熱交換器が非常に高価であること及びこれらの通常の設計形態が多くの場所をとり、これは自動車用途には非常に不都合であることにある。
本発明の目的は、車両の換気システムの熱交換機能がスペースを節約したやり方で実現されるように装置を改造することにある。

本発明によれば、この課題は、換気システムによって車内を冷房し暖房し、除湿するよう自動車に用いられる組合せ型冷却プラント／熱ポンプであって、冷却プラント／熱ポンプの冷媒回路が内部熱交換器システムを介して換気システムに熱的に結合されている組合せ型冷却プラント／熱ポンプを提供することによって解決される。内部熱交換器システムは、２つの機能ユニットを有し、これら機能ユニットは、暖房動作モードで熱ポンプの凝縮液／ガス冷却器に切り換えられ、冷房動作モードでは、冷却プラントの蒸発器に切り換えられ、それにより、移行期に再熱が行なわれる除湿動作モードでは、内部熱交換器システムのうち一方の機能ユニットが、蒸発器に切り換えられ、もう１つの機能ユニットが凝縮器／ガス冷却器に切り換えられる。

有利には、内部熱交換器システムは、２つの機能ユニットを備えた冷媒回路では、２つの機能ユニットが熱交換器として機能するように設計されている。それにより、熱交換器は、その容量の一部が蒸発器として機能し、その容量の別の部分が凝縮器／ガス冷却器として機能するが、両方の機能ユニットは又、凝縮器又は蒸発器としても一応に機能できるように改造されている。

上述の動作原理、特に、２つの機能ユニットを備えた組合せ動作の動作原理では、これら機能ユニットを本発明の一実施形態に従って２つの多方向弁により切り換えることが必要である。

先ず最初に、本発明の解決策の利点は、エンジン冷却回路の熱交換器を省くことができ、かくして従来設計と比較して１つの部品を省くことができる。省かれた熱交換器に代えて、それぞれ１又は２個の追加の弁だけが、本発明の回路にとって本発明を実施する上で必要である。

本発明の顕著な利点は、この解決策を、冷却プラントと熱ポンプの組合せにより暖房と冷却を行なう空調ユニットの将来における技術革新に利用できるということにある。これにより、春と秋、即ち移行期において、冷却プラント／熱ポンプによる部分負荷モードにおける冷房／除湿の組合せと再熱モードにおける暖房が同時に可能になる。したがって、再熱動作については換気システムで必要であり、暖房のために冬季に必要なエンジン冷却回路に必要な空気熱交換器を上述したように省くことができる。

本発明の技術的思想によれば、移行期（秋と春）における除湿のための冷房と暖房動作の組合せにおいて、空調ユニットの圧縮機を除湿のために作動させる。熱力学的プロセスにより、熱が蒸発器に吸収されるだけでなく除湿のために凝縮器／ガス冷却器で放出されることが必要である。この熱は、システムに利用でき、しかも、再熱動作における空気の加熱に使われる。

温度が非常に低い冬では、熱ポンプの動作モードが用いられる。エンジンの熱が十分であれば、冷媒は、熱をグリコール熱交換器から室内熱交換器又は内部熱交換器に運ぶヒートキャリヤとして用いられる。圧縮機は、システム中の圧力損失を解消するに過ぎず、それ故ポンプとして働く。

冷房動作は相変わらず、従来型車両用空調ユニットで行われる。
将来における冷却プラント／熱ポンプシステムでは、結合手段を用いないで圧縮機が利用されるということは本発明の顕著な利点である。これは、圧縮機が連続作動されることを意味している。
したがって、空調ユニットは、夏と冬にそれぞれ冷房と暖房のために常時使用できる。それ故、空調ユニットは全負荷動作モードで作動され、いずれの場合においても、冬における非常に低い温度では除湿を行なわないで１００％の暖房又は夏における非常に高い温度では再熱を行なわないで１００％の冷房を行なうことができる。換気システムの内部熱交換器は、もっぱら蒸発器又はガス冷却器／凝縮器として用いられる。冷媒として二酸化炭素を用いる冷却プラント／熱ポンプによって顕著な利点が得られる。

大抵の用途では、空調ユニットの作動は、冷房／除湿及び暖房を必要とする部分負荷条件及び環境上の条件下で行われる。部分負荷は、システム又は構成要素の最大容量の一部だけが必要とされることを意味している。しかしながら、除湿及びその後に行なわれる暖房に必要な２つの熱交換器があるので、室内熱交換器は、本発明の技術的思想に従って２つの機能ユニットに細分割される。この用途に関し、熱交換器は蒸発器及びガス冷却器／凝縮器として同時に機能することになる。

本発明の技術的思想によれば、冷却ポンプ／熱ポンプは、除湿と再熱の組合せ動作モードでは、冷媒の質量流量は、機能ユニットのうちの一方を通って再熱のために熱を供給し、次に減圧後、機能ユニットのうちの他方上に熱を供給して空気を除湿する。

本発明の有利な実施形態によれば、除湿と再熱の組合せ動作モードでは、圧縮機の下流側の冷媒質量流量は、部分流れに分割され、１つの部分流れは再熱のため、もう１つの部分流れは除湿のためにそれぞれの機能ユニットで用いられる。次に、冷媒部分流れは、回路の設計に応じて圧縮前に再び１つにされる。

本発明の別の有利な実施形態は、機能ユニットが、バイパスを有していて両方向に通すことができる膨張要素に連結され、さらに、バイパスを有していて両方向で通すことができるもう１つの膨張弁が、冷媒回路に設けられている。この場合、バイパス位置では、バイパスを備えた膨張弁が流れを絞らず、全開することが必要不可欠である。

本発明の別の実施形態によれば、結合用熱交換器が熱ポンプ動作のための熱源として機能し、この結合用熱交換器は、冷却プラント／熱ポンプの冷媒回路とエンジン冷却系統の冷却液回路を熱的に結合しているので非常に有利である。それにより、エンジン冷却系統の冷却液回路からの熱が、冷却プラント／熱ポンプの冷媒回路に伝えられる。

熱ポンプ作動のために空気熱交換器を熱源として設け、この空気熱交換器が、熱ポンプ動作では、熱を空気から冷却プラント／熱ポンプの冷媒回路に伝えることが同様に有利である。

しかしながら、本発明の解決策の利点を全て奏するわけではない別の実施形態は、室内熱交換器システムではエンジン冷却回路の加熱用熱交換器が更に換気システム中に組み込まれる場合のものである。このように、システム全体の混合動作又は支援暖房動作を実施することができる。

先ず最初に、本発明によるこの別の解決策の利点は、エンジン冷却回路の熱交換器の寸法形状を設計上小型化できるということにある。
本発明の他の構造的細部、特徴及び利点は、添付の図面を参照して実施形態についての以下の説明を読むと理解されよう。

図３は、回路図によって本発明の好ましい実施形態を示している。冷房及び暖房に加えて、このシステムは、プラントの再熱動作で非常に快適な除湿をも行なう。
本発明のプラント一式の主要構成要素は、車両の冷却回路２及び換気システム３を備えたエンジン冷却系統の冷却プラント／熱ポンプ１である。

冷却プラントの動作では、冷媒、好ましくは二酸化炭素が、圧縮機で高圧状態に圧縮され、多方弁２１を通り、そして外部熱交換器７で冷却される。次に、この冷媒は、内部熱交換器８の高圧側を通り、両方向に通過可能な膨張要素９１内に放出され、最後に、機能ユニットＡ４１内へ流入し、そして多方弁Ｄ１８を介して室内熱交換器の機能ユニットＢ４２内へ流れる。冷媒は、機能ユニットＡ４１，Ｂ４２を通り、矢印１６の方向に流れている空気から熱を吸収する。

冷媒は、多方弁Ａ１９及び多方弁Ｂ２０並びにアキュムレータ１０及び内部熱交換器１１の低圧側を通って圧縮機６に流れる。冷却プラント動作の冷媒回路は閉じられる。

システムの熱ポンプ又は暖房動作モードでは、冷媒蒸気は、圧縮機６で圧縮され、多方弁Ｃ２１，Ａ１９を介して機能ユニットＢ４２に流入し、次に多方弁Ｄ１８を介して内部熱交換器システムの機能ユニットＡ４１に流入する。ここで、二酸化炭素は、方向１６の空気の流れで超臨界又は亜臨界的に冷却される。

冷却され又は凝縮された冷媒は、両方向に通過可能な膨張要素９１を通り、結合用熱交換器１７に至り、この結合用熱交換器は、熱をエンジン冷却系統２のエンジン冷却回路から冷媒の流れに伝える。この場合、結合用熱交換器１７は、蒸発器として働く。冷媒蒸気は最終的に、多方弁Ｂ２０及びアキュムレータ１０を介し、そして内部熱交換器１１の低圧側を介して圧縮機６に流れ、回路が閉じられる。

春と秋、即ち移行期では、再熱、即ち、乗客室に流入する空気を除湿することが必要であり、後でその空気は加熱される。これは、加熱状態の空気を調和してこれが凝縮して窓に付着しないようにするために行なわれ、もし凝縮が生じると、乗客室の視界条件が悪くなる恐れがある。

除湿又は再熱動作では、冷媒は、圧縮機６で圧縮され、次に多方弁Ｃ２１で２つの質量流量に分割される。質量流量の第１の部分は、多方弁Ａ１９を介して内部熱交換器システムの機能ユニットＢ４２に流入し、ここで冷却されて熱を放出し、かくして、換気システム３内での再熱を行ない、冷媒蒸気は最終的に、多方弁Ｄ１８を介して流れ、ここで膨張し、そして多方弁Ａ１９に流れ、そして多方弁Ｂ２０を介してアキュムレータ１０及び内部熱交換器１１の低圧側に流れ、そして圧縮機６に流れて圧縮される。

質量流量の第２の部分は、多方弁Ｃ２１を介して外部熱交換器７、内部熱交換器／高圧側８、膨張要素９１に流れ、そして内部熱交換器システムの機能ユニットＡ４１に流入し、したがって、冷媒の蒸発と空気の冷却を行なってこれを除湿する。その結果得られた冷媒蒸気は、多方弁Ｄ１８内で機能ユニットＢ４２からの冷媒と合流する。

冷房容量又は冷房能力は、換気装置又は外部熱交換器７のファンの回転速度により制御され、それにより、機能ユニットＡ４１内の冷媒の過熱に影響を及ぼすことができる。
多方弁Ｃ２１の設計では複数の改造が施されている。別個の暖房又は冷房動作では、これは、各位置で１００％開いている。冷房動作と暖房動作の組合せの間、この弁は、冷房又は暖房のために両方向において１００％開いている場合がある。いずれの場合においても、システムは、膨張要素９１又は図６のオリフィス２７によって制御される。変形例として、多方弁Ｃ２１を計時し（多方弁Ｃ２１のタイミングを取り）、これにより各方向において所要量の冷媒だけが通過することができるようにする。

暖房のみの動作又は冷房のみの動作中、多方弁Ｄ１８は、流れ断面を完全に開いて圧力に対する相当大きな悪影響を回避する。多方弁Ａ１９への経路を閉ざす必要はなく、この通路は、冷房と暖房の組合せ動作への切り換え時にのみ遮断すればよく、したがって、低圧冷媒又は二酸化炭素は、自由断面を有し、高圧冷媒／二酸化炭素は狭い断面によって絞られるようになる。これは、固定又は制御可能なレストリクタとして設計されている。下流側の両方の流れは混ざり合って、多方弁Ａ１９の方向に流れる。

それにより、本発明の技術的思想によれば、２つの質量流量は、除湿／再熱動作で用いられる。互いに異なる質量流量は、回路内で、しかしながら遅くとも圧縮機の上流側で再び１つにされる。

この実施形態の顕著な利点は、システム内の加熱用熱交換器が不要になり、したがって、スペースの要件が緩和されることにある。

別の問題は、この回路を用いることにより受動的に軽減することができる。冷房プラントモードでのプラントの動作後、湿度は蒸発器内で増大している場合がある。次に、プラントを熱ポンプモードに切り換えると、曇りが瞬く間に生じる場合がある。

しかしながら、本発明のプラントを組合せモードで動作させ、冷却プラントの一部だけを動作させようとする場合、冷却されると共に乾燥した空気が、機能ユニットＢ４２を通過するときこれを乾燥させるであろう。

機能ユニットＢ４２を乾燥させて曇りが瞬く間に生じることがもはや無いようにする場合、暖房回路も稼動させる。
多方弁Ｄ１８の設計に注目すべきであり、その絞り断面は、連続的に制御可能であり、又は固定断面レストリクタとして設計されている。
冷媒回路中の油循環は、圧縮機の対応関係にある速度変化、ピストンの行程又は回路の切換えによって行われる。

温度センサと湿度センサの組合せに基づいて、制御装置は、組合せ回路又は別個の暖房又は冷房回路が用いられるかどうかの決定を行なう。

二酸化炭素を冷媒として用いる場合、暖房のみ動作モードにおいて両方向に通過可能な膨張弁９１を改造してこれを開放すると管断面の直径とほぼ同じ直径をもつことができるようにすることにより、特定の効果が達成される。変形例として、或る特定の弁位置でバイパスを解除してもよい。これは、暖房動作において、冷媒回路がヒートキャリヤ回路としてのみ働く場合に必要であり、これは、エンジン冷却系統のグリコール回路又は冷却液回路２が加熱され、冷媒としての二酸化炭素が熱を車両の内部に移す場合である。二酸化炭素を冷媒として用いる場合、本発明によれば、圧力が２層領域の外部で実施されることが可能であって有利である。

本発明の多方弁Ｄ１８が図６に示されている。
図４では、本発明の方法は、別の矢印で概略的に示されている。矢印の割り当て方が図５に示されている。

図５は、多方弁Ａ１９，Ｂ２０，Ｃ２１，Ｄ１８の弁位置の略図であり、それにより、動作モード、即ち、冷房のみ動作モード、暖房のみ動作モード、冷房と暖房の組合せ動作モードに対応の矢印が与えられている。

図６の多方弁Ｄ１８は、本発明に従って設計されていて、管断面が閉鎖要素２２によって完全に閉鎖でき又は完全に開放できるようになっている。連結部２３は、機能ユニット４２に通じ、連結部２４は、機能ユニット４１に通じている。連結部２５は、多方弁Ａ１９に連結されている。連結部２３，２４を互いに直に連結する管断面に加えて、組合せ型冷却プラント／熱ポンプ動作モードのために、即ち、閉鎖要素２２が、連結部２３，２４の直接的な連結を遮断する場合、別のダクト２６が設けられている。組合せ動作において機能ユニット４２から到来した冷媒の流れは、固定オリフィスによって多方弁Ｄ１８内で絞られ、次に、機能ユニット４１からの冷媒蒸気と一緒になり、そして連結部２５を介して多方弁Ａ１９に至るように流れる。本発明をオリフィス２７が制御可能な膨張要素であるようにするよう具体化できれば同様に有利である。

さらに別の有利な実施形態では、多方弁Ｄ１８を多方弁Ａ１９を備えた構造ユニットに結合するのがよい。オリフィス２７が多方弁Ａ１９に設けられている場合、経路は又、制御可能な弁として設計でき、したがって、切換えの際、ソレノイドが遮断弁を調節し、次に、膨張弁の位置を制御するようになる。

別の有利な実施形態では、図７の回路は、多方弁Ａ１９，Ｄ１８に代えて、両方向に通過させることができると共にバイパス９２，９３を備えた組合せ型膨張要素が用いられるような設計変更が行われている。この実施形態を用いると、冷房のみ及び暖房のみが完全に可能である。組合せ型システムでは、２つの方式、即ち、暖房気味又は冷房気味が存在する。高い冷房能力を持つ冷房と暖房の組合せ動作の形態では、高い暖房需要を備えた冷房と暖房の組合せ動作、冷房のみの動作又は暖房のみの動作と比較して、換気システム３内における空気流の別の方向１６が必要である。

図７に示す本発明の技術的思想では、快適さがかなり落ち、しかも技術的労力が相当少ない状態でも、冷房及び暖房に加えて、プラントの除湿再熱が可能になる。内部熱交換器システムは、図３に示すように、機能ユニット４１，４２を別々にした状態で設計されている。絞りのない互いに別個の冷房機能及び暖房機能を図３のシステムと比較した。組合せ動作は、回路中での冷媒の流れ方向に応じて、冷房気味又は暖房気味が生じるという点で異なっている。

除湿が行なわれる高い暖房出力の組合せ動作では、冷媒は、機能ユニット４２を通り、次に、両方向の通過が可能な膨張弁９２内で絞られる。したがって、第２の機能ユニット４１内では、除湿のために冷媒の絞りが行なわれる。追加の暖房が少な過ぎる場合、これに対応した冷房出力も小さい。換気システム３内での空気の流れは、図３のものと等しい。

高い冷房出力と除湿の組合せ動作では、冷媒は、内部熱交換器システムの２つの機能システム４１，４２相互間で両方向に通過可能な膨張弁９２内に放出される。冷媒が外部熱交換器７及び内部熱交換器８で既に冷却されているので、機能ユニット４１内で利用できる暖房容量又は暖房能力は低いが、機能ユニット４１の冷房能力は高い。したがって、このモードは、冷房能力増大モードと呼ばれる。冷媒の冷却は、エンジンファンの速度の影響を受ける場合がある。

換気システム３内の空気流１６をこのモードでは逆にしなければならない。というのは、もしそうしなければ、これが先ず最初に加熱され、後で冷却されるからである。これが意味することは、２つの機能ユニット４１，４２がこのモードではその機能を交換したということである。後者の回路は、バイパス９３を備えた両方向に通過可能な膨張弁では、バイパスの切り換えが冷媒について選択されるということにより可能になる。

この実施形態は、エンジン冷却系統２のエンジン冷却回路の加熱用熱交換器も又不要であるという利点を有している。この場合も又、温度センサと湿度センサの組合せは、組合せ回路が用いられるかどうかを決定することができる。構成要素における需要の減少は、各動作モードでは、質量流量が１つだけ用いられることに起因している。

バイパスＡ９２，Ｄ９３を備えた両方向に通過可能な膨張弁の設計は、レストリクタの断面が制御可能であり、又は、断面が固定された方式に関している。

暖房のみのプラント動作又は冷房のみのプラント動作においてバイパスＡ９２，Ｄ９３を備えた両方向に通過可能な膨張弁は、流れ断面を管断面のほぼ直径に解放することができ、又は或る特定の弁位置から開始するバイパスを或る特定の弁位置から開始させるよう解放させることができる。この場合も又、これは、暖房動作において、冷媒回路が熱交換器回路としてのみ働く場合に必要である。
この場合も又、油循環は、圧縮機の対応関係にある速度変化、ピストンの行程又は回路の切換えによって行われる。

図８は、両方向Ａ９２，Ｄ９３に通過可能な膨張弁及び多方弁Ｂ２０，Ｃ２１の弁位置の略図であり、この場合、動作モードとして、冷房のみ、暖房のみ、及び高い冷房能力の冷房と暖房の組合せ、並びに高い暖房能力の冷房と暖房の組合せに換気システム内の空気の流れ方向の対応関係にある矢印１６が与えられている。

図９は、除湿と再熱の組合せ動作における組合せ型冷却プラント／熱ポンプが示されている。ここでは、本発明による構成要素の配置により、冷媒の質量流量の分離又は分割をして又はしないで除湿と再熱の組合せ動作が可能になる。

部分流れなく冷媒回路の切り換えでは、先ず最初に、冷媒は圧縮機６で圧縮され、多方弁Ｃ２１を介して機能ユニットＢ４２に差し向けられ、この機能ユニットは、ここでは凝縮器／ガス冷却器として機能する。次に、冷媒は遮断要素２８を備えた冷媒ラインを介して両方向に通過可能な膨張弁９１に流れ、ここで放出され、最終的に空気を除湿するときに機能ユニットＡ４１で熱を吸収する。冷媒は、多方弁Ｄ１８、アキュムレータ１０及び内部熱交換器の低圧側１１を介して圧縮機６に再び流れる。

本発明の装置は、分割された冷媒の質量流量で除湿と再熱の組合せ動作により機能し、したがって、部分冷媒質量流量は非分割冷媒質量流量の場合の動作と同様な仕方でプラントを通って差し向けられ、これに対し、圧縮機６の後の他方の部分流れは多方弁Ｃ２１、外部熱交換器７、熱交換器の高圧側８を介して両方向に通過可能な膨張弁９１に流れ、ここで両方の冷媒質量流量が再び１つになって一緒に減圧される。

動作モードの冷却プラント及び熱ポンプを、上述の装置と類似した図９の装置を用いて実現できる。

図１０は、本発明の別の有利な実施形態に従って、熱ポンプ回路の１つの冷媒部分流れ又は冷却プラント及び熱ポンプ回路の１つになった全冷媒質量流量は、結合用熱交換器１７に通される。

過熱は、エンジン冷却回路２内の計時方法で切り換えられる弁により制御される。多方弁Ｄ１８は、この場合、連結部２５のところに追加の遮断要素を有している。

エンジン冷却系統及び換気システムから成る冷却プラントの流れ図である。 冷媒回路としての組合せ型冷却プラント／熱ポンプ及び換気システム内のグリコール熱交換器及び加熱用熱交換器を備えた改造型エンジン冷却回路を示す図である。 組合せ型冷却プラント／熱ポンプを示す図であり、室内熱交換器が冷媒回路中の２つの機能ユニットから成る状態を示す図である。 ６／２方向及び３／２方向弁を備えた冷却プラント／熱ポンプを示す図である。 多方向弁Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの弁位置の概観図である。 多方向弁１８を示す図である。 両方向に通すことができる膨張弁及びバイパスを備えた組合せ型冷却プラント／熱ポンプを示す図である。 多方向弁Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの弁位置の概観図である。 組合せ型除湿／再熱動作状態にある組合せ型冷却プラント／熱ポンプを示す図である。 一体形結合用熱交換器を備えた組合せ型除湿／再熱動作状態にある組合せ型冷却プラント／熱ポンプを示す図である。

符号の説明

１ 冷却プラント／熱ポンプ
２ エンジン冷却／エンジン冷却回路
３ 車両の換気システム
４ 内部熱交換器−蒸発器
４１ 内部熱交換器−機能ユニットＡ
４２ 内部熱交換器−機能ユニットＢ
５ エンジン冷却回路中の換気システム加熱用熱交換器
６ 圧縮機
７ 外部熱交換器
８ 高圧側の内部熱交換器ＩＨＸ
９ 膨張要素
９１ バイパスが設けられていない両方向に通過可能な膨張要素
９２ バイパスを備えた両方向に通過可能な膨張要素
９３ バイパスを備えた両方向に通過可能な膨張要素
１０ アキュムレータ
１１ 低圧側の内部熱交換器ＩＨＸ
１２ エンジン冷却回路のポンプ
１３ 車両のエンジン／駆動ユニット
１４ サーモスタット弁
１５ 冷却器システム
１６ 空気の流れ方向
１７ 冷媒回路とエンジン冷却回路との間の結合用熱交換器
１８ 多方弁Ａ
１９ 多方弁Ａ
２０ 多方弁Ｂ
２１ 多方弁Ｃ
２２ 閉鎖要素
２３ 連結部
２４ 連結部
２５ 連結部
２６ ダクト
２７ 固定オリフィス
２８ 遮断要素

Claims (8)

1. 換気システムによって車内を冷房し、暖房し、除湿するための、自動車用の組合せ型冷却プラント／熱ポンプであって、
   該組合せ型冷却プラント／熱ポンプ（１）の冷媒回路は、内部熱交換器システムを介して前記換気システムに熱的に結合され、
   前記内部熱交換器システムは２つの機能ユニットＡ、Ｂを有し、前記機能ユニットＡ、Ｂは、冷房動作では冷却プラントの蒸発器に切り換えられ、除湿と再熱の組合せ動作では、前記機能ユニットＡ、Ｂのうち一方が蒸発器に切り換えられ、他方は凝縮器／ガス冷却器に切り換えられ、
   前記機能ユニットＡ、Ｂ（４１、４２）は、暖房動作では、熱ポンプの凝縮器／ガス冷却器に切り換えられ、且つ、一定の作動動作のうちの一つを選択的に行うことができるように、３／２方向弁（１８）及び該３／２方向弁に連結された４／２方向弁（１９）を介して前記冷却プラント／熱ポンプ回路（１）に組み込まれ、或いは、膨張要素を介して互いに連結され、前記膨張要素は、バイパスを備え、両方向（９２）に通過させることができ、バイパスを備え、両方向（９３）に通過させることができる別の膨張要素が前記冷媒回路に設けられている、
   組合せ型冷却プラント／熱ポンプ。
2. 前記機能ユニット（４１、４２）及び４／２方向弁（１９）との連結部から離れて、前記３／２方向弁（１８）が、組合せ型冷却プラント／熱ポンプの作動用のチャネル（２６）と、冷媒の流れ用のスロットル（２７）とを備えるのが好ましい、請求項１記載の組合せ型冷却プラント／熱ポンプ。
3. 前記３／２方向弁（１８）の内部において、前記機能ユニット（４１）の連結部（２４）と前記４／２方向弁（１９）の連結部（２５）との間に前記チャネル（２６）が構成され、前記スロットル（２７）が、前記機能ユニット（４２）の連結部（２３）と前記４／２方向弁（１９）の連結部（２５）との間にあり、制御可能な閉鎖要素（２２）が、連結部（２３、２４、２５）に対する通路の交差領域に設けられている、請求項２記載の組合せ型冷却プラント／熱ポンプ。
4. 前記３／２方向弁（１８）と前記４／２方向弁（１９）とが構造ユニットを形成するように組み合わされ、前記スロットル（２７）が前記４／２方向弁（１９）に設けられ、前記ユニットのラインが、内部の遮断弁及び内部の膨張弁の設定に関して調節可能である、請求項１乃至請求項３のいずれか一項記載の組合せ型冷却プラント／熱ポンプ。
5. 圧縮機（６）が季節と無関係に作動することができるクラッチレス圧縮機として構成されている、請求項２記載の組合せ型冷却プラント／熱ポンプ。
6. 既存の冷媒の流れを選択的に分割する多方弁（２１）が前記圧縮機（６）の下流に設けられ、該多方弁（２１）が、前記機能ユニット（４１、４２）への分割された冷媒の流量の一定の通過に従って、膨張要素（９１、２７）によって制御され、又は、計時される、請求項１乃至請求項５のいずれか一項記載の組合せ型冷却プラント／熱ポンプ。
7. 熱ポンプ作動のための熱源として結合用熱交換器（１７）が設けられ、該結合用熱交換器（１７）が、冷媒回路（１）とエンジン冷却の冷却回路（２）とを熱連結し、これにより、熱がエンジン冷却の冷却回路（２）から冷媒回路（１）に伝達される、請求項１乃至請求項６のいずれか一項記載の組合せ型冷却プラント／熱ポンプ。
8. 換気システム（３）に組合せ温度／湿度センサが設けられ、該センサが制御装置に連結され、該制御装置が作動動作を決定する、請求項１乃至請求項７のいずれか一項記載の組合せ型冷却プラント／熱ポンプ。

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