JP6068455B2 - 冷却回路およびそのような回路の制御方法 - Google Patents

Description

本発明の技術分野は、自動車キャビンに入る気流を調整するために用いられるアセンブリまたはシステムの分野である。特に、本発明は、暖房モード、またはヒートポンプモード、冷房モードあるいは除湿モードで用いられる冷却流体回路を対象とする。本発明は、除湿モードの動作フェーズの使用のパラメータを最適化して、等しい性能で消費を制限するか、または等しい消費でこの回路の熱性能を増加させる。

自動車には、従来、内部を冷却流体が循環する空調ループまたは回路が備えられている。このループは、従来、コンプレッサと、コンデンサと、膨張弁と、エバポレータとを備え、冷却流体は、これらをこの順番で通過する。エバポレータは、通常は車両のキャビンに搭載される換気、暖房および／または空調装置に取り付けられ、車両のユーザからの要求に応じて、キャビンに暖気流または冷気流を供給する。一方でコンデンサは、従来、車両の前面に取り付けられ、車両外部の気流により横断される。

この空調ループは、冷房モードまたは暖房モードで用いることができる。冷房モードでは、冷却流体はコンデンサに送られ、そこで冷却流体は外気流によって冷却される。次に、冷却流体は、膨張弁に向けて循環し、そこでエバポレータに入る前にその圧力の低下を経る。エバポレータを通過する冷却流体は、次いで、換気装置に入る気流によって加熱されるが、これは、車両のキャビンの空調を行うためのこの気流の冷却によって相関的に起こる。回路は閉ループであり、冷却流体は、次いでコンプレッサに向けて戻る。

暖房モードでは、流体はコンプレッサによって循環され、コンプレッサは、流体をエバポレータに送る。エバポレータは、次いでコンデンサとして動作し、ここで冷却流体は、換気装置内を循環する空気によって冷却される。この空気は、よって、エバポレータとの接触によって加熱され、これにより、車両のキャビンに熱を供給する。エバポレータを通過後、冷却流体は、コンデンサに達する前に膨張弁によって膨張される。外気流は、次いで冷却流体を加熱する。その結果、外気流は、コンデンサに沿って通過した後、コンデンサを通過する前のその温度と比べてより低温となる。冷却流体は、次いで、コンプレッサに向けて戻る。

冷却流体により横断され、かつ、キャビンに送り込まれる空気を加熱する機能を有するさらなる交換器を加えることにより、上述の空調ループを補助することで、このようなレイアウトは改善されている。よって、このいわゆる”内部”交換器は、ラジエータとして動作する。

上述したような空調ループが、米国特許出願第２０１１／００１６８９Ａ１号に開示されている。この文献の図４は、冷却流体が内部交換器を循環し、そして同時に、外部交換器とエバポレータとを循環する除湿モードを示しており、これら２つの構成要素は、互いに並列に取り付けられている。

このようなレイアウトは、第１の欠点を呈する。実際に、この文献に開示される暖房、冷房および除湿動作モード（第１のモードおよび第２のモード）に必要な弁の数は、かなりの数である。このような構成要素の数量は、機能を実行するのに必要な構成要素の数を厳しく最小に減少させる必要がある自動車分野には適さない。

この文献で示されるループは、第２の欠点も呈する。実際に、この文献の図４に示される除湿モードは、エバポレータおよび外部交換器用に、１つの同じ膨張装置を用いている。ここで、これら交換器のそれぞれを通過する空気の温度は同じではなく、その理由は特に、エバポレータを通過する空気の温度に影響する、空気入口フラップの位置によるものである。そして、ループがこの文献の図４の除湿モードにある際、エバポレータと外部交換器とを循環する冷却流体の流量を独立して適合させることは不可能である。

本発明の目的は、よって、主に、除湿モードの間に、外部交換器およびエバポレータにて冷却流体を同時に循環させ、一方でこの冷却流体の流量を互いに対して独立して変調する可能性を提示することにより、上述した欠点を解決することである。このような変調は、外部交換器に対して供給を行う分岐における第１の膨張部材の存在と、第１の膨張部材とは別の、エバポレータに対して供給を行う並列の分岐に取り付けられた第２の膨張部材の存在とにより可能とされる。

本発明の主題は、よって、車両のキャビンを熱調整するための冷却流体回路であって、
― 少なくとも１つのコンプレッサと、内部交換器と、が直列に取り付けられた第１の分岐であって、内部交換器は、冷却流体とキャビンに送るための内気流と呼ばれる気流との間の熱交換を確保するように設計されている、第１の分岐と、
― 第２の分岐であって、前記第２の分岐における冷却流体の循環を制御する少なくとも１つの第１の手段と、第１の膨張部材と、エバポレータとを直列に取り付けられた第２の分岐と、
― 少なくとも１つの第２の膨張部材と、外部交換器と、が直列に取り付けられた第３の分岐であって、外部交換器は、冷却流体とキャビンの外部に配置された外気流と呼ばれる気流との間の熱交換を確保するように設計されている、第３の分岐と、
を備え、
― 前記第１の分岐は、第２の分岐および第３の分岐と直列であり、前記第２の分岐は、前記第３の分岐と並列であり、
― 第３の分岐を第２の分岐に連通させる手段であって、考察される分岐を冷却流体が循環可能である方向に従って、外部交換器の下流に位置する第３の分岐のセクタと、第１の膨張部材の上流に位置する第２の分岐の一部分との間に取り付けられた手段を備える。

本発明の第１の特徴によると、連通させる手段は、セクタにおける、または、セクタと一部分との間に取り付けられた導管における冷却流体の循環を管理する少なくとも１つの部材により形成される。

本発明の第２の特徴によると、管理部材は、導管に取り付けられた第１の２方弁と、セクタに取り付けられた第２の２方弁とによって形成される。

あるいは、管理部材は、導管と第３の分岐との合流点に取り付けられた３方弁により形成される。

本発明のもう１つの特徴によると、導管は、第１の制御手段と第１の膨張部材との間で第２の分岐に接続される。

もう１つの例示的な実施形態によると、管理部材は、導管と第２の分岐との合流点に取り付けられた３方弁により形成される。

本発明のさらなる特徴によると、管理部材は、第１の制御手段と、第１の膨張部材との間に取り付けられている。

第３の分岐は、前記第３の分岐にて冷却流体の循環を制御する第２の手段を備えることに留意すべきである。

例示的なやり方で、それに従い冷却流体が第３の分岐を循環可能である方向に従って、第２の制御手段は、第２の膨張部材の上流に取り付けられている。

第３の分岐は、第２の膨張部材用のバイパス弁を備える。

好適には、本発明に係る回路は、外部交換器により吸収される熱量を、内部交換器により内気流に放散する暖房モードと、次いでエバポレータとして用いられる、内部交換器により吸収される熱量を、外部交換器により外気流に放散する冷房モードと、暖房モードおよび冷房モードを組み合わせた三つの除湿モードと、に従って動作するように設計されており、モードに関わらず同じ方向に冷却流体が循環する。

回路は、よって、冷却流体と、暖房モードおよび様々な除湿モードにおいて、
― 第１の分岐と、第３の分岐とに冷却流体を循環させ、第２の分岐には冷却流体の循環がなく、
― 第１の分岐と、第３の分岐と、第３の分岐を第２の分岐に連通させる手段と、第２の分岐とに冷却流体を循環させ、第３の分岐のセクタと第２の分岐の一部分とには冷却流体の循環がなく、
― 第１の分岐と、第２の分岐とに冷却流体を循環させ、第３の分岐には冷却流体の循環がなく、
― 第１の分岐と、同時に第２および第３の分岐とに冷却流体を循環させるように設計されている、手段とを備える。

本発明は、また、車両のキャビンに放散される内気流を調整する、熱システムを制御する方法を目的とし、車両は、上に示したような回路と、前記内気流が循環し、かつ内部交換器とエバポレータとを含むハウジングと、を備え、この方法では、
― 好適には除湿モードに従い、回路を起動し、
― 外部交換器上の氷の存在を判定し、
― 氷がある場合、
― 第１の分岐と、第３の分岐と、第３の分岐を第２の分岐に連通させる手段と、第２の分岐とに冷却流体を循環させ、
― 氷がない場合、内気流（４）の温度を測定し、
― 内気流（４）の温度が閾値温度よりも高い場合、第１の分岐（１１）と第２の分岐（１２）とに冷却流体を循環させ、
・ 回路により供給される出力が低出力閾値よりも小さい場合、第１の分岐（１１）と、同時に第２および第３の分岐（１２，１３）とに冷却流体を循環させ、
― 内気流（４）の温度が閾値温度よりも低い場合、第１の分岐（１１）と第３の分岐（１３）とに冷却流体を循環させる。

この方法にて用いられる回路は、キャビン外部の空気量、および／または、キャビン由来でハウジングに流入する量を制御する空気入口装置を備える。この状況下で、方法は、以下のステップを実施する。
― 氷が存在する場合、ハウジングに流入する空気は、キャビンから来る空気の少なくとも８０％から成るように、空気入口装置を位置決めされ、
― 回路により供給される出力が定められた出力閾値よりも大きい場合、ハウジングに流入する空気は、大部分、キャビン外部由来の空気から成るように空気入口装置を位置決めされ、
― 回路により供給される出力が不十分な場合、ハウジングに流入させる空気は全て、キャビン由来の空気から成るように空気入口装置を位置決めされ、
― 温度が閾値温度よりも低い場合、ハウジングに流入する空気は全て、キャビン由来の空気から成るように空気入口装置を位置決めされる。

この方法の実施の１つの態様によると、キャビンに存在する空気の質に関する情報項目に応じて、空気入口装置を位置決めされる。

最後に、上に詳述した方法は、空気入口装置の位置の複数の可能性を比較するステップと、外気の量が最も多い位置が課されるステップとを含む。

本発明に係る最も重要な利点は、エバポレータと外部交換器とを同時に循環する冷却流体の流量を、これらの交換器を通過する空気の温度と釣り合わせる可能性に存する。よって、これら構成要素のそれぞれを、最大の有効性レベルで作動させ、これにより、回路が除湿モードで動作する際に、回路の一般的な有効性を最適化することを可能とすることが保証される。

別の顕著な利点は、いくつかの弁を備えているが、一方で、暖房モード、冷房モード、および３つの個別の除湿モードにて熱力学サイクルを実施することが可能である、この回路の一般的な構造に存する。

本発明の他の特徴、詳細および利点は、表示として以下に与えられる説明を図面と共に読むことで、より明らかとなるであろう。

キャビンの冷房モードで動作する、本発明に係る回路の図。 キャビンの暖房モードで動作する、本発明に係る回路の図。 キャビンの第１の除湿モードで動作する、本発明に係る回路の図。 キャビンの第２の除湿モードで動作する、本発明に係る回路の図。 キャビンの第３の除湿モードで動作する、本発明に係る回路の図。 本発明に係る方法を示す論理図。

図面は、本発明を実施するために本発明を詳細に述べており、前記図面は、勿論、適切であれば、本発明をより良く定義するために役立つことが可能であることに留意すべきである。

図１は、本発明に係る回路１を示す。以下、どの動作モードでも、最初はこの回路のアーキテクチャの説明に集中し、その後に、回路を循環する冷却流体がたどる経路、またはたどることが可能な経路を、動作モードのそれぞれに関して説明する。

以下に用いられる用語”上流”および”下流”は、考察される構成要素における、考察される流体の移動方向を指す。

空調ループとも呼ばれる回路１は、内部で冷却流体が流れる閉ループである。冷却流体は、例えばＲ７４４の名称で知られる、二酸化炭素などの超臨界流体の種類である。冷却流体は、好ましくは、頭字語Ｒ１３４ａによって知られる、ハイドロフルオロカーボンなどの亜臨界流体、または、温室効果への影響が小さい、すなわち、自動車空調に関する持続可能な解決策を提示することが可能な、用語ＨＦＯ１２３４ｙｆで知られる低公害冷却流体である。高温高圧に晒される冷却流体と、低温低圧に晒されるこの同じ冷却流体との間の熱交換により、回路の性能を改善することを担う内部交換器（図示せず）を、上記の２種類の流体用に、回路は備えることができる。

冷却流体は、特にコンプレッサのハウジングに一体化される、例えば電気モータによって駆動されるコンプレッサ２によって循環させられる。コンプレッサの機能は、冷却流体の圧力および温度の増加である。コンプレッサ２は、車両に搭載された内燃機関によって、特にベルトを介して動かされるプーリーによって駆動することもできることに留意すべきである。

コンプレッサ２は流入オリフィス７を備え、このオリフィスを通して、低圧低温の冷却流体がコンプレッサに入る。この流体は、流入オリフィス７におけるこの同じ流体の状態と比べて高圧高温の状態で、放出オリフィス８を通してコンプレッサ２から出る。

コンプレッサ２の上流にあり、冷却流体を輸送する装置により流入オリフィス７に直接リンクされるのは、集合点９である。集合点９は、２つの個別の分岐由来の冷却流体が合流し、ただ１つの流れを形成する位置を形成する。この集合点９は、端部のうちの１つとも述べられる、回路１の第１の分岐１１の出発点を形成することに留意すべきである。

コンプレッサ２の直接下流には、キャビン内に送られる内気流４の温度を変えることを目的とする意味で”内部”と称される熱交換器がある。参照符号３が付されたこの内部交換器は、よって、内気流４と、回路１を循環する冷却流体との間の熱交換を実行するように設計されている。よって、冷却流体回路１が暖房モードで動作する場合、冷却流体は、その熱を内気流４に伝達する。このような内部交換器は第１のオリフィス５を備え、このオリフィスを通して、コンプレッサ２由来の冷却流体が内部交換器に入る。内部交換器３はまた、第２のオリフィス６を備え、このオリフィスを通して、内気流４と熱交換した後の冷却流体が出ていく。

この内部交換器３は、自動車のキャビンに入る前に内気流４をチャネリングすることを担うハウジング４５に取り付けられている。

冷却流体を輸送する装置は、したがって、他のどのようないわゆる”アクティブ”な構成要素、すなわち熱力学サイクルに影響するものもない状態で、コンプレッサ２の放出オリフィス８と、内部交換器３の第１のオリフィス５とを直接リンクする。

ダクトまたはチューブなどの熱搬送流体を輸送する装置が、内部交換器３の第２のオリフィス６を、分岐点１０に直接連通させる。このような点は”Ｙ”を形成し、ここで、冷却流体は、参照符号１２が付された回路の第２の分岐と、参照符号１３が付された回路の第３の分岐とに向けて送られる２つの個別の流れに分離されてもよい。分岐点１０は、第１の分岐１１の第２の端部を形成する。

以上より、第１の分岐１１は、集合点９から分岐点１０まで伸びる回路１の一部によって形成されることが理解される。第１の分岐１１は、よって、コンプレッサ２と、内部交換器３と、冷却流体を輸送する手段とを、好適に単独で備え、これらは全て互いに関して直列に取り付けられている。

第１の分岐１１と、第２の分岐１２と、第３の分岐１３とは、集合点９のレベルと、分岐点１０のレベルとにおいて互いに接続される。第２の分岐１２および第３の分岐１３は、よって、分岐点１０から開始し、集合点９で終了する。このような構造から、第２の分岐および第３の分岐は互いに並列であるが、これらは両方とも、第１の分岐１１と直列であることが理解される。

第２の分岐１２は、直列に取り付けられ回路１で発生する熱力学サイクルにおいてアクティブな構成要素を備える。これらの構成要素の中に、第２の分岐１２における冷却流体の循環を制御する第１の手段１４がある。このような第１の手段は、完全オン／完全オフ弁であるが、開度の０〜１００％の間にある全ての位置を取ることができる比例弁とすることもできる。

第１の制御手段１４は、よって、冷却流体が到着する入口１８と、冷却流体が第１の制御手段から出る出口１９とを備える。第１の制御手段の入口１８は、例えば直接、分岐点１０に接続される。

冷却流体の圧力を下げ、これにより、冷却流体回路１にて発生する熱力学サイクルの動作に必要な膨張を確保することを担う第１の膨張部材１５を、第２の分岐１２はさらに備える。この膨張部材１５は、第１の制御手段１４の下流、かつ、エバポレータ１６の直接上流に取り付けられている。実際には、このような膨張部材は、固定オリフィスまたは熱膨張弁の形態を取る。あるいは、このような第１の部材１５は、電子的に作動される膨張弁の形態を取ることもできる。

第１の制御手段１４と第１の膨張部材１５との間に、第２の分岐１２は、以下に詳述される混合点１７を備える。

第１の制御手段１４の出口１９は、冷却流体輸送装置によって、混合点１７に直接接続される。

第１の膨張部材１５は、混合点１７に直接接続される入口２２と、エバポレータ１６に直接接続される出口２３とを備える。

第２の分岐１２は、また、ハウジング４５に取り付けられて内気流４により横断されるエバポレータ１６を備える。このエバポレータ１６は、ハウジング４５内の内気流４の移動方向に従って、内部交換器３の上流に置かれる。この構成要素は、回路が例えば冷房モードにある際に、通過する内気流４を冷却するための熱交換器である。このエバポレータは、また、その外壁への凝結によって内気流４の乾燥を確保し、このような機能は、特に除湿モードの間に実施される。

このエバポレータは、第１の膨張部材１５の出口２３に直接接続される入口オリフィス２０と、集合点９に直接接続される出口オリフィス２１とを備える。

以上より、第２の分岐１２は、分岐点１０から集合点９まで延びる回路１の部分によって形成されることが理解される。第２の分岐１２は、よって、第２の分岐における冷却流体の循環を制御する第１の手段１４と、混合点１７と、第１の膨張部材１５と、エバポレータ１６と、冷却流体を輸送する手段とを好適に単独で備えて、これら構成要素をリンクしており、これらは全て互いに直列に取り付けられている。

第３の分岐１３は、分岐点１０にて開始し、かつ、直列に取り付けられ回路１で発生する熱力学サイクルにおいてアクティブな構成要素を備える。これらの構成要素の中に、第３の分岐１３における冷却流体の循環を制御する第２の手段２４がある。このような第２の手段は、完全オン／完全オフ弁であるが、開度の０〜１００％の間にある全ての位置を取ることができる比例弁とすることもできる。

この第２の制御手段２４は、分岐点１０に直接接続された入口２５と、出口２６とを備え、この出口は、第２の膨張部材２７に接続される。第２の膨張部材２７は、冷却流体の圧力を下げ、これにより、冷却流体回路１にて発生する熱力学サイクルの動作に必要な膨張を確保することを担う。この第２の膨張部材２７は、第２の制御手段２４の直接下流、かつ、外部交換器２８の直接上流に取り付けられている。実際には、このような膨張部材は、固定オリフィスまたは熱膨張弁の形態を取る。あるいは、このような第１の部材１５は、電子的に作動される膨張弁の形態を取ることもできる。

よって、第２の制御手段２４は、第２の膨張部材２７の上流に、好適には直接取り付けられていることが理解される。

第２の膨張部材２７は、第２の制御手段２４の出口２６に直接接続された入口２９と、外部交換器２８の入口オリフィス３１に直接接続された出口３０とを示す。

選択された動作モードの機能として、冷却流体は、第２の膨張部材２７をバイパスすることができる。このために、第３の分岐１３は、第２の膨張部材２７に対するバイパス弁３２を備える。

このバイパス弁３２は、次いで、第２の膨張部材２７と排他的に並列に取り付けられている。よって、導管が、第２の膨張部材２７の入口２９を、バイパス弁３２の入口３３にリンクする。同様に、第２の膨張部材２７の出口３０を、バイパス弁３２の出口３４にリンクする、もう１つの導管が考えられる。

よって、第２の膨張部材２７の入口２９およびバイパス弁３２の入口３３は、両方とも、冷却流体の循環を制御する第２の手段２４の出口２６に直接リンクされる。第２の膨張部材２７と、バイパス弁３２とは、両方とも、第２の制御手段２４の直接下流にある。

第２の膨張部材２７の出口３０と、バイパス弁３２の出口３４とは、両方とも、外部交換器２８の入口オリフィス３１に直接リンクされる。

回路１は、さらに、車両キャビンの外部の外気流４４と、回路１で循環する冷却流体との間で熱交換を実行するために設計された意味で”外部”と呼ばれる、参照符号２８が付された熱交換器を備える。

このような外部交換器は、キャビンに送られる気流に関して冷却流体回路が冷房モードで動作する場合、ガスクーラまたはコンデンサの名称で用いることができる。

キャビンに送られる気流に関して冷却流体回路が暖房モードで動作する場合、この同じ交換器を、エバポレータの名称で用いることもできる。

この外部交換器２８は、第３の分岐１３を第２の分岐１２に連通させる手段３６に直接接続される出口オリフィス３５を備える。

出口オリフィス３５からは、集合点９まで延びるセクタ３７によって、第３の分岐１３が続き、この配置によると、セクタ３７は、外部交換器２８の下流にある。

本発明に係る回路１は、また、第３の分岐１３を第２の分岐１２に連通させる手段３６を備える。これら２つの分岐は、第３の分岐１３のセクタ３７と、分岐点１０から第１の膨張部材１５の入口２２まで延びる、第２の分岐１２の一部分３８との間で連通される。より正確には、一部分３８は、第１の制御手段１４の出口１９にて開始する。

換言すると、混合点１７は、第１の制御手段１４の下流であって、第１の膨張部材１５の上流、すなわち、第１の制御手段１４の出口１９と、第１の膨張部材１５の入口２２との間に配置される。

一実施形態によると、連通させる手段３６は、セクタ３７と一部分３８との間に取り付けられた導管４０と組み合わされた、セクタ３７における冷却流体の循環を管理する少なくとも１つの手段または部材３９の形態を取り、導管４０は、混合点１７に接続される。導管は、ここで、チューブによって、より一般的には、熱力学サイクルにて非アクティブである任意の手段によって形成され、回路の第１の点から第２の点まで、冷却流体を輸送することが可能である。

図示されない例示的な実施形態によると、管理部材は、導管に取り付けられた第１の２方弁と、セクタに取り付けられた第２の二方弁とにより形成される。

あるいは、図１〜図５に表すように、第３の分岐１３のレベルで形成され、導管４０とセクタ３７との合流点に取り付けられた３方弁により、管理部材３９は形成される。

３方弁であろうと、複数の２方弁であろうと、この弁は、集合点９向けの、および／または、第２の分岐１２のレベルで形成される一部分３８向けの、セクタ３７における冷却流体の循環を管理する。

これらの弁は、完全オン／完全オフモードに従って、または、開度の０〜１００％の間にある全ての位置を弁が取ることができる比例モードに従って、動作することもできる。

上に想定した管理部材３９の位置決めの代わりに、本発明は、導管と第２の分岐との合流点、あるいは混合点のレベルに取り付けられた３方弁により管理部材が形成される場合も想定する。

図１の例によると、管理部材３９は、外部交換器２８の出口オリフィス３５に直接接続された入口４１を示す。したがって、この管理部材３９は、外部交換器２８の下流にあることが理解される。

管理部材３９は、熱力学サイクルにおいて非アクティブな流体を輸送する要素によって、集合点９に接続された第１の出口４２をさらに備える。最後に、管理部材３９は、導管４０によって直接、混合点１７に接続された第２の出口４３を示す。

図１は、車両のキャビン内に送られる空気の冷房モードにある、本発明に係る回路１を示す。

冷却流体は、コンプレッサ２により圧縮され、高圧高温に晒された気体の状態で、放出オリフィス８を通してコンプレッサから出る。この冷却流体は、内気流４との熱交換を経ることなく内部交換器３を通過する。これに応じて、内部交換器を気流が通過することをフラップ（図示せず）が防ぐ。不図示の変形実施形態によると、この交換器に冷却流体が入ることを避けることを可能にする、内部交換器をバイパスするチューブを、回路１は備えることができる。いずれにしても、内部交換器は、内気流４に関して非アクティブである。

冷却流体は、その通過を続け、分岐点１０に達する。第１の制御手段１４が閉じると、冷却流体は、第２の分岐１２を循環しない。相関的に、第２の制御手段２４が開き、外部交換器２８に向けた冷却流体の循環を許す。外部交換器に達する前に、どのような圧力の低下も経ることなしに、冷却流体はバイパス弁３２を通過する。

冷却流体は、次いで、外気流４４により冷却される。

冷却流体が入口４１から第２の出口４３まで循環し、導管４０を通して混合点１７に向けて循環する位置に、管理部材３９は置かれる。冷却流体は、その後、第１の膨張部材１５により膨張され、次いでエバポレータ１６を通過し、ここで、内気流４に存在する熱を拾い、これにより車両のキャビンの空調を行う。これにより低圧低温に晒された冷却流体は、その後、集合点９に到達し、次いで、新たな熱力学サイクルを行う前に、コンプレッサ２の流入オリフィス７に再結合する。

この冷房モードにおいて、管理部材３９の第１の出口４２と集合点９との間に位置する導管は、冷却流体により横断されないことに留意すべきである。同様に、分岐点１０と混合点１７との間に位置する第２の分岐１２は、どのような冷却流体の循環も見ない。

図２は、キャビンに関する暖房モードで用いられる場合の回路１を示す。冷却流体は、上に示した冷房モード向けの循環方向と同じ方向で、回路１のコアを循環することに留意すべきである。以下の説明は、異なる点に集中しており、同一の要素については図１の説明を参照する。

第１の分岐１１は、コンプレッサ２によって動かされる冷却流体により横断される。内部交換器３は、高温高圧に晒される冷却流体に存在する熱を、内部交換器を通過する内気流４に放散する。キャビンに送られる空気の加熱は、これにより確保される。

バイパス弁３２は、ここで、閉位置にあり、冷却流体は、次いで第２の膨張部材２７を通過し、ここでその圧力の低下を経る。冷却流体は、次いで、外部交換器２８に到達し、外気流４４の利益のための加熱を経ながら、外部交換器を通過する。

管理部材３９は、その入口４１からその第１の出口４２まで、冷却流体の循環を許す。冷却流体は、次いで、コンプレッサに再合流する前に、セクタ３７を通ることにより集合点９に再合流する。

冷却流体は、第１の分岐１１および第３の分岐１３のみを循環するため、第２の分岐１２および導管４０は、冷却流体により横断されない。

図３は、第１の除湿モードに従い用いられる場合の回路１を示す。一般的な方法では、除湿モードは、上の各図で示唆されるように、暖房モードと冷房モードの組み合わせである。

冷却流体は、先述したモード向けの循環方向と同じ方向で、回路１のコアを循環することに留意すべきである。

以下の説明は、図１と異なる点に集中する。

第１の除湿モードを発生させるために回路１により提供される加熱力は低い。これは、＋５から−２０℃の間のキャビンの外の温度と、外部交換器２８の着氷の状態とにより起こる。

除湿のこの第１のモードでは、外部交換器２８は、エバポレータ１６と直列に配置される。このような直列の配置は、管理部材３９および導管４０によって第３の分岐１３を第２の分岐１２と連通させた結果として生じる。

これら交換器のそれぞれは、それ自体用の膨張部材が先に存在する。実際に、冷却流体は、第２の膨張部材２７を通過し、ここで、外部交換器２８を通過する前のその圧力の低下を経る。同様に、第１の膨張部材１５は、冷却流体がエバポレータ１６に入る前に、冷却流体の圧力を低下させる。第１の膨張部材１５は、第２の膨張部材２７の膨張のレベルにより影響を受けた場合であっても、これら交換器内の冷却流体の流量を、別々のやり方で適合させることは可能である。

図４は、本発明に係る回路１により実施される第２の除湿モードを示す。第２の除湿モードは、先に詳述した第１の除湿モードよりも大きな加熱力を回路１が供給することを可能にする。

第２の除湿モードを発生させるために回路１により供給される加熱力は、中程度である。これは、キャビン内で測定された２０℃を超える温度と、温度設定点に従い要求された出力よりも低い回路の加熱力とにより起こる。

ここで、内気流４の加熱および内気流４の除湿は、内部交換器３と、エバポレータ１６と、ハウジング４５に送られる気流の発生源を管理する空気入口装置の位置とのみによって確保される。

この第２の除湿モードでは、冷却流体は、第１の分岐１１と第２の分岐１２のみを循環する。これにより、第１の制御手段１４は開き、一方で、第２の制御手段２４は閉位置に置かれる。同様に、管理部材３９は、ダクト４０内のどのような循環も防ぎ、これにより、内部交換器３を通過する冷却流体の全ては、エバポレータ１６を通過する。

図５は、回路１により実施される第３の除湿モードを示す。このモードによると、この除湿モードを発生させるために回路１により供給される加熱力は、著しく大きい。これは、キャビン内で測定された２０℃を超える温度と、内部交換器３単独で供給される不十分な加熱力とによって起こる。このような暖房の不足を軽減するために、回路１は、外部交換器２８を介して、外気に存在する熱を取り出す。

熱エネルギーは、次いで、外部交換器２８およびエバポレータ１６にて並列に取り出される。

このような状況では、冷却流体は、第１の分岐１１を循環し、同時に、第２の分岐１２および第３の分岐１３を循環する。よって、第１の制御手段１４と第２の制御手段２４は開いており、冷却流体を通過させる。

第１の膨張部材１５は、第２の膨張部材２７により起こる圧力降下から完全に独立して、冷却流体の圧力を下げる。よって、外部交換器２８およびエバポレータ１６における冷却流体の流量を、それぞれ、外気流４４の温度に応じて、かつ、内気流４の温度に応じて適合させることが可能である。

これにより、上述した回路は、
― 第２の分岐１２のみ、
― 第３の分岐１３のみ、
― 連通させる手段３６を介したエバポレータ１６に対する外部交換器２８の直列の循環により、第３の分岐１３および次いで第２の分岐１２、
― 同時に、すなわち並列に、第２の分岐１２および第３の分岐１３、
のいずれかにて冷却流体を循環させる手段を備えることが理解され、上述した循環は、必然的に、第１の分岐１１における冷却流体の循環と組み合わされる。

図６は、上に詳述したような回路１を備える、自動車のキャビンに送られる内気流を調整する熱システムの制御または命令の方法を示している。熱調整システムは、さらに、内気流４が循環するハウジング４５を備える。このハウジング４５は、エバポレータ１６と、内部交換器３とを収容し、これらをこの順番で内気流が通過するようになっている。

本発明に係る方法は、ステップ５０を提供し、このステップの間に回路１を作動させる。任意で、方法は、ステップ５１に進み、これは、特に内気流の温度、外気流の温度、冷却流体の圧力等の、データを得るステップである。

方法は、３つの除湿モードと、暖房モードとの間で、判定的な選択を行う。また、キャビンに存在する空気の質に関する、第５の選択も提供され、このような選択は、他の動作モードに関する優先度を持つ。キャビン内の空気の質の分析をステップ５２に示し、ここで、少なくとも１つのセンサは、内気流４に存在する汚染物質、特に二酸化炭素の量を測定する。定められた閾値を測定値が超えると、ステップ５２は、外気のみをハウジング４５に流入させる位置に従って、キャビン外部の空気量、および／または、キャビン由来でハウジングに流入する量を制御する、空気入口装置の位置決めを提供する。このような装置は、例えば、１つまたは複数の空気入口フラップであり、この例示的な実施形態は、後続の説明において参照される。

ステップ５３において、方法は、外部交換器２８における氷の存在の判定を行う。このような状況は、特に、回路が暖房モードで動作し、外部温度が−２０から＋５℃の間にある場合に生じ得る。

外部交換器２８における氷の存在が確認された場合、ステップ５４において、第１の分岐１１と、第３の分岐１３と、第３の分岐１３を第２の分岐１２に連通させる手段３６と、第２の分岐１２とに冷却流体を循環させる。一方、方法は、セクタ３７と一部分３８とを冷却流体によって横断させないように回路１を制御する。

このような構成は、図３に示す循環に対応し、この図の説明を参照して、その詳細を確かめることができる。このステップ５４は、ステップ５５を伴い、このステップでは、氷がある場合、ハウジングに流入させる空気が、キャビン由来の空気の少なくとも８０％から成るように、空気入口装置は位置決めされる。

上に示した手法は、外部交換器への熱負荷を制限しつつ、キャビンに送られる気流を除湿することを可能にする。熱負荷不足は、次いで、受け取られる空気が熱いことにより、エバポレータにて回復される。実際に、内部交換器は、キャビンに存在する空気を先に加熱しており、これにより、この熱い空気の一部を取り出して、エバポレータのレベルで実行される熱交換を、著しい温度相違を呈する流体間で行うようにすることは有益である。

方法は、氷を検出しない場合、ステップ５６に進む。このステップは、内気流４とも呼ばれるキャビン内の空気の温度に関して判定的な選択を行う。ステップ５１の間に測定された温度を、次いで閾値と比較する。

内気流の温度が閾値温度よりも低い場合、ステップ５７は、第１の分岐および第３の分岐のみに、冷却流体を循環させ、第２の分岐１２には、冷却流体の循環がない。第２の膨張部材は、外部交換器の上流にて冷却流体の圧力を下げる。このような循環は、図２に示される暖房モードに対応し、この図の説明を参照してその構造を確かめることができる。

ステップ５８は、ステップ５７の直後に続く。ステップ５８は、ハウジングに流入させる空気は全て、キャビン由来の空気から成るように、空気入口装置を位置決めする。

このようなレイアウトは、先に加熱された気流を内部交換器に入れさせることを可能にし、ここで内気流は、内部交換器を介してキャビン内にて閉ループで循環する。キャビン内の温度の上昇は、したがってより速くなる。

ステップ５６において、内気流の温度は閾値よりも高いことが判定された場合、方法は、ステップ５９を提供し、このステップの間、第１の分岐と第２の分岐のみに冷却流体を循環させ、第３の分岐には、冷却流体の循環がない。このような循環は、第２の除湿モードとして図４に示されており、この図の説明を参照してその構造を確かめることができる。

ステップ５９の後、方法は、判定ステップ６０を実施し、このステップの間に、冷却流体回路により供給される出力を決定する。

供給される出力が、定められた高閾値を超える場合、利用可能な出力は、キャビンの熱要件よりも大きいと考えられる。ステップ６１は、次に、空気入口装置を、エバポレータ１６の上流の空気の温度を低下させる位置に位置決めする。これにより、ハウジングに流入させる空気は、大部分、キャビン外部由来の空気から成るように、ステップ６１は１つまたは複数の空気入口フラップを位置決めする。

一方、利用可能な出力は熱要件よりも少ないとステップ６０が決定した場合、ステップ６２は、回路で利用可能な出力を熱要件と比較し、特に上述の高閾値よりも低い異なる定められた低閾値よりも、この出力が低いかどうかを判定する。

この比較の結果が、利用可能な出力はこの低閾値よりも大きいことを示した場合、方法は、ステップ５１に戻る。

一方、この比較の結果が、利用可能な出力はこの低閾値よりも小さいと示した場合、方法は、ステップ６３をアクティブにし、このステップは、第３の分岐を第２の分岐と連通させる手段によって、第１の分岐と、同時に第２および第３の分岐とに冷却流体を循環させる。このような循環は、図５に表される第３の除湿モードに対応し、この図の説明を参照してその構造を確かめることができる。

このステップ６３の後、方法はステップ６４を提供し、このステップにおいて、ハウジングに流入させる空気は全てキャビン由来の空気から成るように、空気入口装置を位置決めする。よって、エバポレータに送られる気流はキャビン由来のため高温であり、これにより、エバポレータをより効率的に動作させることを可能とし、これは、気流と冷却流体の間の温度の相違が著しいからである。

この第３の除湿モードは、外部交換器を通過する外気流の温度に適した冷却流体流量で、外部交換器を動作させることを可能とし、このような適合は、第２の膨張部材によって実施される。これと平行して、本発明は、エバポレータを通過する気流の温度に適した冷却流体流量で、エバポレータを動作させることを可能とし、この温度は、ハウジングの入口に配置された空気入口装置の位置に影響される。

本発明に係る方法は、上記で決定された空気入口装置の複数の位置を比較するステップ６５と、外部空気の量が最も多い位置が課されるステップ６６とを提供する。

よって、ステップ６５で受け取られる、１つまたは複数のフラップの他の位置と比べて、外部空気に関する入れ替えを最大とするような選択が保証される。

図１〜５において、冷却流体が循環しない空調回路の部分を表す破線と比べて、太線は、冷却流体が循環する回路の部分を表す。

上記説明は、”直接”という表現を用いて、他の構成要素に対する１つの構成要素の位置を述べている。考察される第１の構成要素は、考察される第２の構成要素に隣接するか、または任意で、例えば特に軟質または硬質のダクトまたはチューブの形態を取る、冷却流体輸送によって互いに排他的にリンクされるという意味で、この表現は理解されるべきである。換言すると、考察される第１の構成要素は、回路で生じる熱力学サイクルに関して非アクティブな手段によって、考察される第２の構成要素にリンクされる。

Claims (12)

1. 車両のキャビンを熱調整するための冷却流体回路（１）であって、
   ― 少なくとも１つのコンプレッサ（２）と、内部交換器（３）と、が直列に取り付けられた第１の分岐（１１）であって、前記内部交換器（３）は、冷却流体と前記キャビンに送るための内気流（４）と呼ばれる気流との間の熱交換を確保するように設計されている、第１の分岐（１１）と、
   ― 第２の分岐（１２）であって、前記第２の分岐（１２）における冷却流体の循環を制御する少なくとも１つの第１の手段（１４）と、第１の膨張部材（１５）と、エバポレータ（１６）とを直列に取り付けられた第２の分岐（１２）と、
   ― 少なくとも１つの第２の膨張部材（２７）と、外部交換器（２８）と、が直列に取り付けられた第３の分岐（１３）であって、前記外部交換器（２８）は、冷却流体と前記キャビンの外部に配置された外気流（４４）と呼ばれる気流との間の熱交換を確保するように設計されている、第３の分岐（１３）と、
   を備え、
   ― 前記第１の分岐（１１）は、前記第２の分岐（１２）および前記第３の分岐（１３）と直列であり、前記第２の分岐（１２）は、前記第３の分岐（１３）と並列であり、
   ― 前記第３の分岐（１３）を前記第２の分岐（１２）に連通させる手段（３６）であって、前記外部交換器（２８）の下流に位置する前記第３の分岐（１３）のセクタ（３７）と、前記第１の膨張部材（１５）の上流に位置する前記第２の分岐（１２）の一部分（３８）との間に取り付けられた手段を備えるとともに、
   １）前記外部交換器（２８）上の氷の存在を判定し、
   ２）氷がある場合、
   ｉ．前記第１の分岐（１１）と、前記第３の分岐（１３）と、前記第３の分岐（１３）を前記第２の分岐（１２）に連通させる手段（３６）と、前記第２の分岐（１２）とに冷却流体を循環させ、
   ３）氷がない場合、前記内気流（４）の温度を測定し、
   ４）前記内気流（４）の温度が閾値温度よりも高い場合、前記第１の分岐（１１）と前記第２の分岐（１２）とに冷却流体を循環させ、
   ｉ．前記回路により供給される出力が低出力閾値よりも小さい場合、前記第１の分岐（１１）と、同時に前記第２および第３の分岐（１２，１３）とに冷却流体を循環させ、
   ５）前記内気流（４）の温度が閾値温度よりも低い場合、前記第１の分岐（１１）と前記第３の分岐（１３）とに冷却流体を循環させる、
   ことを特徴とする冷却流体回路。
2. 連通させる前記手段（３６）は、前記セクタ（３７）における、または、前記セクタ（３７）と前記一部分（３８）との間に取り付けられた導管（４０）における、冷却流体の循環を管理する少なくとも１つの部材（３９）により形成される、ことを特徴とする請求項１に記載の冷却流体回路。
3. 前記導管（４０）は、前記第１の手段（１４）と前記第１の膨張部材（１５）との間で前記第２の分岐（１２）に接続される、ことを特徴とする請求項２に記載の冷却流体回路。
4. 前記第３の分岐（１３）は、前記第３の分岐（１３）における冷却流体の循環を制御する第２の手段（２４）を備える、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の冷却流体回路。
5. 前記第２の手段（２４）は、前記第２の膨張部材（２７）の上流に取り付けられている、ことを特徴とする請求項４に記載の冷却流体回路。
6. 前記第３の分岐（１３）は、前記第２の膨張部材（２７）のバイパス弁（３２）を備える、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の冷却流体回路。
7. 前記外部交換器（２８）により吸収される熱量を、前記内部交換器（３）により内気流（４）に放散する暖房モードと、前記内部交換器（３）により吸収される熱量を、前記外部交換器（２８）により外気流（４４）に放散する冷房モードと、前記暖房モードおよび前記冷房モードを組み合わせた少なくとも３つの除湿モードと、に従って動作するように設計されており、モードに関わらず同じ方向に冷却流体が循環する、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の冷却流体回路。
8. 除湿モードにおいて、
   ― 前記第１の分岐（１１）と、前記第３の分岐（１３）とに冷却流体を循環させ、
   ― 前記第１の分岐（１１）と、前記第３の分岐（１３）と、前記第３の分岐（１３）を前記第２の分岐（１２）に連通させる手段（３６）と、前記第２の分岐（１２）とに冷却流体を循環させ、
   ― 前記第１の分岐（１１）と、前記第２の分岐（１２）とに冷却流体を循環させ、
   ― 前記第１の分岐（１１）と、同時に前記第２および第３の分岐（１２，１３）とに冷却流体を循環させるように設計されている、手段（１４，２４，３９，４０）を備える、ことを特徴とする請求項７に記載の冷却流体回路。
9. 車両のキャビンに放散される内気流（４）を調整する、熱システムを制御する方法であって、
   前記車両は、前記キャビンを熱調整するための冷却流体回路（１）であって、
   ― 少なくとも１つのコンプレッサ（２）と、内部交換器（３）と、が直列に取り付けられた第１の分岐（１１）であって、前記内部交換器（３）は、冷却流体と前記キャビンに送るための内気流（４）と呼ばれる気流との間の熱交換を確保するように設計されている、第１の分岐（１１）と、
   ― 第２の分岐（１２）であって、前記第２の分岐（１２）における冷却流体の循環を制御する少なくとも１つの第１の手段（１４）と、第１の膨張部材（１５）と、エバポレータ（１６）とを直列に取り付けられた第２の分岐（１２）と、
   ― 少なくとも１つの第２の膨張部材（２７）と、外部交換器（２８）と、が直列に取り付けられた第３の分岐（１３）であって、前記外部交換器（２８）は、冷却流体と前記キャビンの外部に配置された外気流（４４）と呼ばれる気流との間の熱交換を確保するように設計されている、第３の分岐（１３）と、
   を備え、
   ― 前記第１の分岐（１１）は、前記第２の分岐（１２）および前記第３の分岐（１３）と直列であり、前記第２の分岐（１２）は、前記第３の分岐（１３）と並列であり、
   ― 前記第３の分岐（１３）を前記第２の分岐（１２）に連通させる手段（３６）であって、前記外部交換器（２８）の下流に位置する前記第３の分岐（１３）のセクタ（３７）と、前記第１の膨張部材（１５）の上流に位置する前記第２の分岐（１２）の一部分（３８）との間に取り付けられた手段を備える冷却流体回路（１）
   を備えるとともに、
   ａ）前記回路を起動し、
   ｂ）前記外部交換器（２８）上の氷の存在を判定し、
   ｃ）氷がある場合、
   ｉ．前記第１の分岐（１１）と、前記第３の分岐（１３）と、前記第３の分岐（１３）を前記第２の分岐（１２）に連通させる手段（３６）と、前記第２の分岐（１２）とに冷却流体を循環させ、
   ｄ）氷がない場合、前記内気流（４）の温度を測定し、
   ｅ）前記内気流（４）の温度が閾値温度よりも高い場合、前記第１の分岐（１１）と前記第２の分岐（１２）とに冷却流体を循環させ、
   ｉ．前記回路により供給される出力が低出力閾値よりも小さい場合、前記第１の分岐（１１）と、同時に前記第２および第３の分岐（１２，１３）とに冷却流体を循環させ、
   ｆ）前記内気流（４）の温度が閾値温度よりも低い場合、前記第１の分岐（１１）と前記第３の分岐（１３）とに冷却流体を循環させる、ことを特徴とする方法。
10. ハウジング（４５）は、前記キャビン外部の空気量、および／または、前記キャビン由来で当該ハウジング（４５）に流入する量を制御する空気入口装置を備え、
    ― 氷が存在する場合、前記ハウジング（４５）に流入する空気は、前記キャビン由来の空気の少なくとも８０％から成るように、前記空気入口装置を位置決めされ、
    ― 前記回路により供給される出力が高出力閾値よりも大きい場合、前記ハウジング（４５）に流入する空気は、大部分、前記キャビン外部由来の空気から成るように前記空気入口装置を位置決めされ、
    ― 前記回路により供給される出力が低出力閾値よりも小さい場合、前記ハウジングに流入する空気は全て、前記キャビン由来の空気から成るように前記空気入口装置を位置決めされ、
    ― 前記内気流（４）の温度が閾値温度よりも低い場合、前記ハウジングに流入する空気は全て、前記キャビン由来の空気から成るように前記空気入口装置を位置決めされる、ことを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 前記方法の間に、前記内気流（４）の質に関する情報項目に応じて、前記空気入口装置を位置決めされる、ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 前記空気入口装置の複数の位置を互いに比較するステップと、外気の量が最も多い位置に前記空気入口装置を位置決めするステップとを含む、ことを特徴とする請求項１０または１１に記載の方法。

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