JPH11510456A - 冷却流体回路を使った自動車用暖房方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 加熱モードでは、空調回路内の流体は、凝縮器（６）を避けながらバイパス分岐管（３）を流れる。蒸発器（５）はガス状態の流体を受け、圧縮機（４）内で生じた熱を放出するための熱交換機として作動する。自動車の推進エンジンによって発生される熱が不充分である時、蒸発器によって放出される熱を車室の暖房に使用できる。蒸発器の入口における流体圧力、従って蒸発器によって発生されるカロリー量は、バイパス分岐管（３）内に設置された圧力調節器（１５）によって調節される。

Description

【発明の詳細な説明】 冷却流体回路を使った自動車用暖房方法及び装置 本発明は、流体が、蒸発器、圧縮機、熱を別の媒体に与える凝縮器および膨張 装置を順に通過する、空気流を冷却するための冷却モードを有し、圧縮機および 膨張装置を通過する流体が、蒸発器と熱交換することにより、自動車の車室へ送 られる空気流の温度を変えるための方法と装置に関する。 かかる方法及び装置は、従来、自動車、特に熱エンジンまたは電動モータを有 する自動車の車室を空調するために使用されている。車室へ送るべき空気を加熱 しなければならない場合、一般には、エンジン用冷却流体が通過する加熱ラジエ ータに空気流を接触させ、エンジンから発生した熱を使用している。 エンジンが低温である時、エンジンからの熱を使って車室を暖房することはで きない。そのため車室を所望の温度にすることが遅れ、搭乗者を快適にすること はできない。冷却液が、走行中に車室を快適な温度にするのに充分高い温度まで 達しない場合もある。 車室の温度をより迅速に高めるために、別の装置、特にコストが高くつくバー ナーまたは電気ラジエータを含む装置を使用しなければならないこともある。 フランス国特許公開第2,727,126号公報において、圧縮機を離間する流体を凝 縮器を通過させずに蒸発器へ送る空気流に対する加熱モードにより、暖房プロセ スを変えることが提案されている。これによると、車室の暖房に使用できる加熱 モード、特にエンジンが低温時の加熱モードは、わずかな改造だけで、現行の空 調装置を利用できる。 しかし、加熱モードで発生されるカロリー量は、圧縮機によって発生される必 要流量によって決定され、この質量流量自体は、エンジンが駆動される速度の関 数、従ってエンジンの走行モードの関数となっている。このパワーは、車室を暖 房するのに必要なパワーよりも大きくなったり小さくなったする。特に低温で始 動した場合、空調回路内の流体の密度、すなわち、圧縮機によって発生される質 量流体は、満足できる暖房をするには不充分である。 本発明の課題は、蒸発器によって発生されるカロリー量をすべての状況におい て自動車の暖房要求量に合わせることにある。 本発明は、特に、本明細書の冒頭に記載した種類の方法に関連し、加熱モード において発生されるカロリー量を調節するように蒸発器の入口における流体の圧 力が制御され、蒸発器を流れる流体の質量が、必要な圧力を発生するには不充分 である時に、流体を凝縮器から蒸発器へ移送する方法と装置を提供するものであ る。 本発明は、第１に、調節すべきカロリー量を流体圧力によって加減でき、第２ に、凝縮器内に含まれる液体状態の保留された流体を加熱モードで流れる流体の 量を増加するのに使用でき、もって圧縮機の所定速度で質量流量およびカロリー 量を増加することができる。 本発明の相補的または任意的な特徴は、次のとおりである。 ・流体は、冷却モードでは膨張装置によって膨張され、加熱モードでは制御圧力 調節器により膨張され、蒸発器の入口における流体の圧力の制御を行うことがで きる。 ・蒸発器は、冷却モードでは蒸発器として作動し、加熱モードでは単なる熱交換 機として作動する。 ・自動車は、作動時に熱を放出する推進エンジンを有し、エンジンによって放出 される熱が、車室の暖房のために不充分である期間、加熱モードを使って車室を 暖房する。 本発明は、蒸発器およびこれに続く圧縮機を含む第１分岐管と、凝縮器を含む 第２分岐管と、凝縮器を含まない第３分岐管を有する流体回路を備え、第２およ び第３分岐管は互いに平行であり、凝縮器と蒸発器との間に設けられた膨張装置 も含む冷却ループを第１分岐管と共に構成し、かつ流体の流れを制御して、冷却 ループ内または加熱ループ内に流れを転流する手段と共に加熱ループを構成し、 更に、蒸発器との熱交換を完了した空気を車室に送るための手段を備える、自動 車の車室のための空調装置において、加熱ループが蒸発器へ送られる流体の圧力 を、選択された値に固定できるようになっている制御圧力調節器を含み、かつ流 れ転流手段によって加熱ループが形成された時に、第２分岐管内に含まれる流体 の一部を加熱ループに移送するための流体移送手段が設けられていることを特徴 とする空調装置も提供するものである。 本発明の装置は、次の特徴の少なくとも一部を含むことができる。 ・第２分岐管および第３分岐管に、それぞれ膨張装置および圧力調節器を設ける 。 ・流体移送手段は、蒸発器の出口と圧縮機の入口との間で第１分岐管に位置する 接合点に第２分岐管を接合する第４分岐管を含み、専ら第２分岐管から前記接合 点へ流体を流すことができるようになっており、更に蒸発器と接合点との間で第 １分岐管に挟持された停止弁を備え、この停止弁は、専ら流体転流手段によって 加熱ループが形成された時、所定の期間の間、流体の流れを遮断するように制御 されるようになっている。 ・転流手段は、４方向弁を備え、この４方向弁は、第１および第４分岐管の下流 側端部に接続され、かつ第２および第３分岐管の上流側端部に接続され、第１お よび第２分岐管は、冷却ループを形成するような関係とする第１位置と、第１に 、第１および第３分岐管が加熱ループを形成するような関係とし、第２に、停止 弁が閉じられている時に、第１および第４分岐管が移送手段を作動させるような 関係にする第２位置とをとるようになっている。 ・第１位置にある４方向弁は、第３および第４分岐管をも相互に連通させるよう になっており、かつ第３分岐管から４方向弁に向かう流体の流れを防止するため の単一方向流れ手段を備えている。 ・所定の差圧時に限り、凝縮器の下流側で蒸発器に向かう第２分岐管内の流体の 流れのみを可能にするような単一方向流れ手段が設けられている。 以下、添付図面を参照して、本発明の特徴および利点についてより詳細に説明 する。 図１および図２は、本発明の方法の２つのモードにおける自動車の車室の空調 および暖房を行うための本発明の装置における流体回路の回路図である。 この回路内を流体が流れる。この流体は、自動車の空調装置における通常のケ ースのように、熱を吸収することにより、液体状態からガス状態に変化し、熱を 発生することにより、ガス状態から液体状態に変化する。回路の部品は、空調装 置で一般に使用されているものである。 図示の回路は、分岐管１、２および３を含み、これらの分岐管は、２つの接合 点ＡおよびＢで接合されている。分岐管１は、流体を点Ａから点Ｂまで移送させ る圧縮機と、圧縮機の上流に接続された蒸発器を含む。分岐管には、点Ｂから点 Ａまでの間に凝縮器６と、ボトル７と、積分微分圧力調節をする圧力調節器を備 える逆止弁８と、膨張装置１０を含む。 蒸発器５と圧縮機４との間において、分岐管１に流体アキュムレータ１１と、 停止弁１２とが、この順に設けられている。分岐管３では、点Ｂから点Ａまでの 間に流体リザーバ１３と、逆止弁１４と、制御ユニット１６に連動した圧力調節 器１５とが接続されている。 回路の第４分岐管１７は、弁１２と圧縮機４との間で、分岐管１において点Ｂ を点Ｃに接続し、逆止弁１８を含んでいる。この逆止弁１８は、点Ｂから点Ｃの 方向にのみ流体を流すことができる。 接合点Ｂには、４方向電気機械式弁１９が設けられており、４つのポート１９ −１、１９−２、１９−３および１９−４は、第１分岐管の下流側端部、すなわ ち圧縮機４の出口、第２分岐管の上流側端部、すなわち凝縮器６の入口、および 第３ならびに第４分岐管の上流側端部にそれぞれ接続されている。 電気機械式弁１９は、２つの図にそれぞれ対応する２つの位置をとるように制 御される。図１の位置では、この弁は、１および２と表示されたポートに連通し 、かつ３および４と表示されたポートに連通している。この場合、流体は、分岐 管１および２によって構成される閉ループ内を流れ、逆止弁１４および１８は、 他の２つの分岐管の間の流れを防止する。 このような閉ループは、従来のような空調装置として作動し、流体は、熱を吸 収することにより、蒸発器５内で液体状態からガス状態に変化し、熱を発生する ことにより、凝縮器６内でガス状態から液体状態に変化する。蒸発器５内で吸収 された熱は、自動車の車室へ送る空気流に直接的または間接的に取り込むことが できる。 図２の構造では、弁１９は、まずポート１と３とを互いに連通させ、ポート２ と４とを連通させる。従って、弁１２が開放されている時、分岐管１および３に よって構成された閉ループ内を流体が流れる。 次に流体は、圧縮機４と、圧力を低下させる圧力調節器１５と、蒸発器５を通 過する。凝縮器止弁８は、流体が点Ａから凝縮器に達するのを防止する。流体は 凝縮器を通過しないので、流体はずっとガス状態のままである。 蒸発器５は、蒸発器としては作動せず、熱交換機として作動し続けるので、圧 縮機４内で流体を圧縮することによって発生された熱の多くを放出することがで きる。この熱を使って、自動車のエンジンの低温時に車室の暖房を行うことがで きる。循環する流体は、周辺温度よりも高い温度となっているので、車室へ送る べき空気流を蒸発器に直接接触させることによって加熱できる。 ユニット１６は、圧力調節器１５の出口へ、従って蒸発器５の入口で、所望の 流体圧力を得るように圧力調節器１５を制御する。これに関連し、蒸発器によっ て発生されるカロリー量を決定するのは、蒸発器に進入する流体の圧力である。 圧力の設定値は、例えば外気温および車室内温度から計算される。圧力調節器 １５の出口における圧力が設定値よりも低いままになっている場合、ユニット１ ６は弁１２を瞬間的に閉じる。 圧縮機４が圧縮する流体は、必ず凝縮器６から分岐管１７を通って得られ、ル ープ１、３に含まれる流体の質量を高める。例えば、固定された閉鎖時間の終了 時に、または弁１２が閉じられてから圧縮機が所定の数だけ回転した後に、弁１ ２が再び１回開けられる。 次に、弁１２の出口における流体圧力は再び分岐管１７内の圧力よりも高くな り、分岐管１７内の流れが再び遮断される。閉ループ１、３内の循環が繰り返さ れ、流体の質量が増し、調節器１５の出口における圧力および蒸発器５からの熱 出力の双方が、これに対応して増加する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．流体が、蒸発器（５）、圧縮機（４）、熱を別の媒体に与える凝縮器（６ ）および膨張装置（１０）を順に通過し、空気流を冷却するための冷却モード、 および圧縮機を離間する流体が凝縮器を通過することなく蒸発器へ送られる、空 気流を加熱するための加熱モードを有し、圧縮機（４）および膨張装置（１０） を通過する流体が流れる蒸発器（５）との熱交換により、自動車の車室へ送られ る空気流の温度を変えるための方法であって、 加熱モードにおいて発生されるカロリー量を調節するよう、蒸発器の入口にお ける流体の圧力を制御し、蒸発器を流れる流体の質量が必要な圧力を発生するに は不充分である時に、流体を凝縮器から蒸発器へ移送することを特徴とする方法 。 ２．冷却モードでは、流体は膨張装置（１０）によって膨張され、加熱モード では、流体は制御圧力調節器（１５）によって膨張されて、蒸発器の入口におけ る流体の圧力の制御を実行することを特徴とする、請求項１記載の方法。 ３．蒸発器（５）を、冷却モードでは蒸発器として作動させ、加熱モードでは 熱交換機としてしか作動させないことを特徴とする、前記請求項のいずれかに記 載の方法。 ４．自動車が作動時に熱を放出する推進エンジンを有し、このエンジンによっ て放出される熱が車室の暖房を行うのに不充分な期間中、加熱モードを使って車 室を暖房することを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載の方法。 ５．蒸発器（５）およびこれに続く圧縮機（４）を含む第１分岐管（１）と、 凝縮器（６）を含む第２分岐管（２）と、凝縮器を含まない第３分岐管（３）を 有する流体回路を備え、第２および第３分岐管が互いに平行であり、凝縮器と蒸 発器との間に設けられた膨張装置（１０）も含む冷却ループ（１）（２）を第１ 分岐管と共に構成し、かつ流体の流れを制御して、冷却ループ内または加熱ルー プ内に流れを転流する手段（１９）と共に加熱ループ（１）（３）を構成し、更 に蒸発器との熱交換を完了した空気を車室に送るための手段を更に備える、自動 車の車室のための空調装置において、 加熱ループが、蒸発器へ送られる流体の圧力を選択された値に固定できるよう になっている制御圧力調節器を含み、流れ転流手段によって加熱ループが形成さ れた時に、第２分岐管内に含まれる流体の一部を加熱ループに移送するための流 体移送手段（１２）（１７）が設けられていることを特徴とする、空調装置。 ６．第２分岐管（２）および第３分岐管（３）に、それぞれ膨張装置（１０） および圧力調節器（１５）が設けられていることを特徴とする、請求項５記載の 装置。 ７．流体移送手段が、蒸発器の出口と圧縮機の入口との間で第１分岐管に位置 する接合点（Ｃ）に第２分岐管を接合する第４分岐管（１７）を含み、専ら第２ 分岐管から前記接合点へ流体を流すことができるようになっており、更に蒸発器 と接合点との間で、第１分岐管に停止弁を設けてあり、この停止弁は、専ら流体 転流手段によって加熱ループが形成された時、所定の期間の間、流体の流れを遮 断するよう制御されるようになっていることを特徴とする、請求項５または６記 載の装置。 ８．転流手段が４方向弁（１９）を備え、この４方向弁が、第１および第４分 岐管（１、１７）の下流側端部に接続（１９−１）（１９−４）され、かつ第２ および第３分岐管（２、３）の上流側端部に接続（１９−２）（１９−３）され 、第１および第２分岐管が冷却ループを形成するような関係にする第１位置と、 第１に、第１および第３分岐管が加熱ループを形成するような関係にし、第２に 、停止弁が閉じられている時に第１および第４分岐管が移送手段を作動させるよ うな関係にする第２位置とをとるようになっていることを特徴とする、請求項７ 記載の装置。 ９．第１位置にある４方向弁は、第３および第４分岐管も相互に連通させ、第 ３分岐管から４方向弁に向かう流体の流れを防止するための単一方向流れ手段（ １４）が設けられていることを特徴とする、請求項８記載の装置。 １０．所定の差圧時に限り、凝縮器の下流側で蒸発器に向かう第２分岐管内の 流体の流れのみを可能にする単一方向流れ手段（８）が設けられていることを特 徴とする、請求項５〜９のいずれかに記載の装置。