(57)【要約】      （修正有）【課題】自動車の客室の空気を調和する空調システムを提供する。【解決手段】空気を誘導するための２つのフローチャネル３、４を有するハウジング２と、蒸発器７と凝縮器８とを有する冷媒回路とを備え、蒸発器７が第１フローチャネル３に配置され、凝縮器８が第２フローチャネル４に配置され、客室９の冷却及び加熱、並びに再熱運転のために形成され、運転モードの設定は、空気ガイド装置の操作のみによって行われ、熱交換器の１つ、蒸発器７、又は凝縮器８は、熱交換面のそれぞれ一部分とともに、第１フローチャネル３及び第２フローチャネル４に配置されており、それぞれの運転モードのために必要な熱交換面の割り当て分が空気ガイド装置によって空気を供給することによって設定可能である。【選択図】図３ａ
2014061876.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車の客室（９）の空気を調和する空調システム（１）であって、
空気を誘導するための第１フローチャネル（３）と、第２フローチャネル（４）と、を備えたハウジング（２）と、
蒸発器（７）と、圧縮機（６１）と、凝縮器（８）と、膨張素子（６７）と、を備えた冷媒回路（６０）であって、前記蒸発器（７）が前記第１フローチャネル（３）に配置され、前記凝縮器（８）が前記第２フローチャネル（４）に配置されている前記冷媒回路（６０）と、を有し、
前記空調システム（１）は、前記客室（９）を冷却及び加熱するため、並びに再熱運転のために形成されており、運転モードの設定は、空気ガイド装置（１３、１３’、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２４’、２５、２６、２７、２８、２９、３０、４１、４２、４３、４４、４５、４６）の操作のみによって行われ、
熱交換面のそれぞれ一部分を有する、熱交換器の少なくとも１つ、蒸発器（７）、又は凝縮器（８）が前記第１フローチャネル（３）と前記第２フローチャネル（４）とに配置されており、前記それぞれの運転モードのために必要な前記熱交換面の配分比率が、前記空気ガイド装置（１３、１３’、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２４’、２５、２６、２７、２８、２９、３０、４１、４２、４３、４４、４５、４６）によって空気を供給することにより設定可能であることを特徴とする空調システム（１）。
【請求項２】
前記フローチャネル（３、４）における前記凝縮器（８）の熱交換面の配分比率は、前記空気ガイド装置（２７、２８）によって無段で変更可能である請求項１記載の空調システム（１）。
【請求項３】
各フローチャネル（３、４）は、周囲からの新気、前記客室（９）からの循環空気、又は新気と循環空気との混合気が供給可能に形成されている請求項１又は２に記載の空調システム（１）。
【請求項４】
前記フローチャネル（３、４）は、前記フローチャネル（３、４）内の空気の主流方向が互いに平行に差し向けられるように配置されている請求項１乃至３の何れか１項に記載の空調システム（１）。
【請求項５】
前記フローチャネル（３、４）を通って流れる際に調和される空気質量流は、流路（１２、１７）を通じて前記客室（９）へ、及び／又は流路（１１、１６）を通じて周囲へ導出可能である請求項１乃至４の何れか１項に記載の空調システム（１）。
【請求項６】
熱交換器の空気ガイド機構（７２）であって、
静的空気ガイド装置（２９、３０）と、可動空気ガイド装置（２７、２８）と、を有し、前記空気ガイド装置（２７、２８、２９、３０）は、２つの異なった空気質量流を互いに分離し、
第１静的空気ガイド装置（２９）は、空気の流れ方向（３８）で前記熱交換器の上流に配置され、第２静的空気ガイド装置（３０）は、前記空気の流れ方向（３８）で前記熱交換器の下流に配置されており、前記静的空気ガイド装置（２９、３０）は、前記熱交換器に隣接して配置されており、
第１可動空気ガイド装置（２７）は、前記空気の流れ方向（３８）で前記第１静的空気ガイド装置（２９）の上流に配置され、第２可動空気ガイド装置（２８）は、前記空気の流れ方向（３８）で前記第２静的空気ガイド装置（３０）の下流に配置されており、
前記空気ガイド装置（２７、２８、２９、３０）は、前記互いに分離した２つの異なる空気質量流が、最小限の混合で、前記１つの熱交換器の熱交換面上を流れるように互いに適合するように調整された形状を有し、
前記空気質量流は、前記熱交換面の任意の大きさの配分比率で分割可能であることを特徴とする空気ガイド機構（７２）。
【請求項７】
前記可動空気ガイド装置（２７、２８）は、それぞれ１つの回転軸（３３、３４）を中心に旋回可能に支承して配置されたそれぞれ１つの平面を描くフラップとして形成されており、前記フラップは、前記空気の流れ方向（３８）に差し向けられたそれぞれ２つの対向する側縁部を有し、且つ、前記空気の流れ方向（３８）に対して垂直に差し向けられたそれぞれ２つの対向する側縁部を有し、前記第１可動空気ガイド装置（２７）の回転軸（３３）は、前記空気の流れ方向（３８）に対して垂直に差し向けられ、空気が向かって来る側縁部に配置されており、前記第２可動空気ガイド装置（２８）の回転軸（３４）は、前記空気の流れ方向（３８）に対して垂直に差し向けられ、空気が離れて行く側縁部に配置されている請求項６記載の空気ガイド機構（７２）。
【請求項８】
前記可動空気ガイド装置（２７、２８）の回転軸（３３、３４）は、前記可動空気ガイド装置（２７、２８）の、前記空気の流れ方向（３８）の広がりに相当する距離の分だけ、前記静的空気ガイド装置（２９、３０）のそれぞれ最も近い縁部から離して配置されており、前記距離が一定である請求項７記載の空気ガイド機構（７２）。
【請求項９】
前記静的空気ガイド装置（２９、３０）は、空気ガイド板として形成されており、
前記空気ガイド板は、間隔を置いて互いに平行に配置されており、且つ、交差接続（３９、４０）によって互いに接続され、全体として、前記空気の流れ方向（３８）に差し向けられた格子をなし、
前記空気ガイド板の広がりは、前記空気の流れ方向（３８）で長さ（Ｌ）に相当する請求項６乃至８の何れか１項に記載の空気ガイド機構（７２）。
【請求項１０】
自動車の客室（９）の空気を調和する空調システム（１）内で使用する請求項６乃至９の何れか１項に記載の空気ガイド機構（７２）。
【請求項１１】
自動車の車室（９）の空気を調和する、冷却設備運転と加熱運転との組合せ、及び再熱運転のために空調システム（１）を作動させる方法であって、
運転モード間の切替えは、空気ガイド装置（１３、１３’、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２４’、２５、２６、２７、２８、２９、３０、４１、４２、４３、４４、４５、４６）の操作のみによって行われ、空気側の部分質量流の制御は、フローチャネル（３、４）を通じて、且つ冷媒回路（６０）の蒸発器（７）及び／又は凝縮器（８）の熱交換面を介して行われ、
前記フローチャネル（３、４）内の前記凝縮器（８）の熱交換面の配分比率は、空気ガイド機構（７２）によって設定され、且つ、
前記客室に給送されるべき空気質量流は、前記客室（９）への給気のために必要な温度に達するように制御されることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の客室の空気を調和する空調システムに関する。空調システムは、空気を誘導するための第１フローチャネルと第２フローチャネルとを備えたハウジングと、蒸発器、圧縮機、凝縮器、及び膨張素子を備えた冷媒回路と、を有し、蒸発器が第１フローチャネルに配置され、凝縮器が第２フローチャネルに配置されている。
さらに、本発明は、熱交換器の空気ガイド機構、並びに、客室の空気を調和する冷却装置運転と加熱運転との組合せ、及び再熱運転のために空調システムを作動させる方法に関する。空気ガイド機構は、２つの異なった空気質量流を互いに分離する静的且つ可動の空気ガイド装置を有する。
【背景技術】
【０００２】
以前から従来技術に属する自動車の空調設備は、慣習的に車両の正面に配置される凝縮器、車両エンジンに接続され車両エンジンによって駆動される圧縮機、客室に配置された蒸発器、及びパイプやコネクタなどの種々異なる個別構成部品を備えている。空調設備が空気を調和し、続いて、空気が客室に導入される。圧縮機は、通例、自動車のエンジンによって、機械的エネルギーを圧縮機のシャフトへ入力することにより駆動される。冷却装置送風器とファンとは１２Ｖの車載電源系統から給電される。設備の構成部品は、通常、車両の製造現場に個別に納品され、そこで組み立てられる。構成部品の数が多いために、いくつもの異なった組立工程が必要であるが、これらの組立工程もまた、多数の接続部に関わり、組立てを複雑にする。これに加えて、組立ての最中に作成する必要がある接続部は、漏れを招く可能性のある箇所であり、漏れが生じた場合には、非常に多くの時間と費用をかけて修正する必要がある。さらに、空調設備への冷媒の充填は、冷媒回路に関係するすべての構成部品を取付けてからしか行われない。そのことによって、車両の組立時の取付け作業がさらに複雑になる。
【０００３】
車両駆動装置の効率的な内燃機関の冷却剤回路から熱出力を取り込む冷却剤・空気熱交換器を備えた同種の空調設備は、例えば−１０℃未満の低い周囲温度では、車室内の快適な加熱のために必要な温度レベルに達しなくなる。ハイブリッド駆動装置を有する車両における設備についても同じことが言える。こうした車両には、補助加熱設計の使用が必要である。グリコール・空気ヒートポンプも内燃機関の冷却剤を利用するが、それは熱源としてである。その場合、熱は、冷却剤から取り出される。その結果、内燃機関は、低温でより長時間運転され、このことが排ガスの排出及び燃費に悪影響を及ぼす。ハイブリッド車では内燃機関を間欠的に作動させるので、作動時間が比較的長い場合でも冷却剤が十分に高い温度に達しない。その結果として、周囲温度が低いと内燃機関の始動・停止運転が中断される。内燃機関はスイッチオフされない。
【０００４】
さらに、例えば、バッテリ又は燃料電池で駆動される車両などのように、駆動装置が完全に電化される傾向がある。その場合、空気を暖めるために可能な熱源としての内燃機関の廃熱は考えられなくなる。さらに、自動車のバッテリに蓄積可能なエネルギー量は、液体燃料の形態で燃料タンクに貯蔵可能なエネルギー量よりも少ない。従って、電気的に駆動される自動車の客室の空気を調和するために必要な出力は、自動車の走行距離に相当な影響を及ぼす。
【０００５】
特許文献１（独国特許出願公開第１０２００９０２８５２２号明細書）において、蒸発器ユニットと凝縮器ユニットと構成部品ユニットと冷媒回路とを備えた小型空調設備が記載されている。蒸発器ユニットと凝縮器ユニットとは、それぞれ、ハウジング内に配置された空気流熱交換器とファンとを有する。蒸発器と凝縮器と再熱器とを備えた冷媒回路は、冷却設備運転とヒートポンプ運転との組合せ、及び再熱運転のために形成されており、再熱運転において、凝縮器／ガス冷却器として形成された再熱器の熱出力と蒸発器の冷却出力とは互いに独立して制御可能である。空調設備の運転モードは、冷媒回路により操作される。従って、空調設備は、１つの１次回路と２つの流路から形成された２次系統とを有する冷媒回路の範囲内で能動的に切り替えることによって実現されるヒートポンプの機能を果たす。しかしながら、切替弁を有する冷媒回路の形成によって複雑度が増し、このこともまたコスト上昇と技術的手間の増加を引き起こす。
【０００６】
特許文献２（仏国特許出願公開第２７４３０２７号明細書）から、蒸発器と圧縮機と凝縮器と膨張素子とを有しているだけの従来の冷媒回路を備えた車両空調設備が読みとれる。熱交換器は、少なくとも流体技術的に互いに分離して形成された別々のフローチャネルに配置されている。フローチャネルは、交差接続又はバイパスを有する。ファンによって吸入された空気質量流は、フラップを閉鎖及び開放することによって、且つ必要及び動作モードに応じてバイパスを通じて誘導されることによって熱交換器の表面に導かれる。その場合、空気質量流は冷却及び／又は除湿、もしくは加熱され、続いて客室及び／又は周囲へ導出される。
【０００７】
従って、従来技術から、客室に給送されるべき、且つ調和されるべき空気を加熱、冷却、及び除湿する冷却設備運転とヒートポンプ運転との組合せのための自動車の空調設備が公知である。これらの空調設備は、冷媒回路側又は空気側で操作される。
【０００８】
しかしながら、空気側で操作される空調設備によってでは、リヒートとも呼ばれる再熱モードでの運転が可能でない。付加的再熱運転のために形成された空調設備もまた、熱交換器、切替弁、及び膨張弁などの複数の構成部品を備えた複雑な冷媒回路を有する。「リヒート」もしくは再熱運転において、客室に給送された空気が冷却され、その際に除湿され、続いて、除湿された空気がわずかに加熱される。この運転モードにおいて、必要な再熱出力は、大抵の場合、空気を冷却及び除湿するために必要な冷却出力よりも小さい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２００９０２８５２２号明細書
【特許文献２】仏国特許出願公開第２７４３０２７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は、特に自動車において使用するための、加熱機能を有する空調システムを提供することである。冷媒回路は、最小限の数の構成部品によって形成され、従って、低コスト且つ保守の手間がかからないものでなければならない。それに加えて、空調システムは、調和されるべき客室の空気を加熱、冷却、及び除湿する、冷却設備運転とヒートポンプ運転との組合せ、並びに再熱運転のために形成されていなければならない。その場合、例えば、エネルギー効率のよい内燃機関、又は内燃機関と電気モータとからなるハイブリッド駆動装置の場合など少ない容量の熱源を有する周囲環境、あるいは、例えば、電気的に駆動される自動車の場合など、駆動装置からの熱源が無い場合にも、客室における快適な空調のすべての要求を満たす運転が可能であるべきである。
【００１１】
本発明は、さらに、２つの異なった空気質量流を、これらの空気質量流が混ざり合うことなく、熱交換器の熱交換面を介して互いに分離して誘導することができる装置、及び非常に良好な制御性を可能にする空調システムを作動させる方法を提供するという課題に基づく。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題は、本発明による自動車の客室の空気を調和する空調システムによって解決される。この空調システムは、空気を誘導するための第１フローチャネルと第２フローチャネルとを有するハウジングと、蒸発器と圧縮機と凝縮器と膨張素子とを有する冷媒回路とを備え、蒸発器が第１フローチャネルに配置され、凝縮器が第２フローチャネルに配置されている。
本発明の概念によれば、空調システムは、客室を冷却及び加熱する冷却設備運転と加熱運転との組合せ、並びに再熱運転のために形成されている。それぞれの運転モードの設定は、空調システムのハウジング内に配置された空気ガイド装置の操作のみによって行われ、冷媒回路の制御によってではない。
実質的に冷媒管路を介して互いに接続された蒸発器、圧縮機、凝縮器、コレクタ、及び膨張素子を有しているだけの冷媒回路は、周囲に対する動的シールを備えずに形成されており、従って技術的に漏れはない。
小型の冷媒回路は、自動車への取付け前、又は空調システムの納品前に冷媒を充填することができるという点で有利である。小型且つ事前組立可能な空調システムは、１つ又は２つのファンを有しており、ファンが２つの実施形態では、空気は、それぞれ１つのファンによってフローチャネルに供給され、ファンが１つの実施形態の場合は一緒に供給される。空調システムは、キャビンフロアの下側、自動車の前面の壁、又はトランクルームに配置することができる。
【００１３】
本発明の概念によれば、熱交換器面のそれぞれ少なくとも一部分を有する熱交換器の少なくとも１つ、蒸発器、又は凝縮器が、第１フローチャネルと第２フローチャネルとに配置されている。それぞれの運転モード、すなわち冷却設備運転、加熱運転、又は再熱運転のために必要な熱交換面の配分比率は、空気ガイド装置によって空気を供給することにより設定可能である。ヒートポンプ運転では、好適にも、２０ｌ／ｓから３００ｌ／ｓの範囲、特に１００ｌ／ｓ〜２００ｌ／ｓの範囲の空気体積流が蒸発器によって誘導される。冷却設備運転においても、２０ｌ／ｓ〜３００ｌ／ｓの範囲、特に１００ｌ／ｓ〜２００ｌ／ｓの範囲の空気体積流が凝縮器を介して流れる。
【００１４】
ヒートポンプ機能を有する、すなわち、第１空気質量流の冷却及び／又は除湿と同時に第２空気質量流の暖めを行う空調システムは、有利にも、リヒート運転とも呼ばれる再熱運転で作動可能である。その場合、再熱運転は、全くの再熱運転として、すなわち、調和されていない空気の混入なしに可能である。暖められるべき空気質量流全体は、暖め前に、蒸発器の熱交換面を流れる際に冷却及び／又は除湿される。空気の冷却及び／又は除湿、並びに空気の加熱又は再熱の過程は、空気側のみで制御される。冷媒回路は、運転モードの種類に関係なく作動される。
【００１５】
本発明の一変形実施形態では、蒸発器又は凝縮器の熱交換面の一部分が空調システムのハウジングの外側に配置されている。
【００１６】
本発明の好ましい一実施形態によれば、フローチャネル内の凝縮器の熱交換面の配分比率が空気ガイド装置によって無段で変更可能である。その場合、凝縮器の熱交換面は、完全に第１フローチャネルに配置されていてもよいし、第２フローチャネルに配置されていてもよく、それにより第１フローチャネルを通じて送られるか、又は第２フローチャネルを通じて送られる空気質量流が熱交換面上を流れ、その際に加熱される。すべての中間段階において、第１フローチャネルの空気質量流も第２フローチャネルの空気質量流も割り当て分の熱交換面を流れ、その場合、空気質量流の混合は無視できる程度に少ない。
【００１７】
各フローチャネルには、周囲からの新気、客室からの循環空気、又は新気と循環空気との混合気が供給可能であることが有利である。フローチャネルは、このフローチャネル内の空気の主流方向が互いに平行に差し向けられ、共通の方向を差し向けられるように配置されていることが有利である。少なくとも客室の方向の空気質量流の流れ方向は、実質的に同一である。本発明の有利な実施形態では、フローチャネルを通って流れる際に調和される空気質量流は、流路を通じて客室へ、及び／又は流路を通じて周囲へ導出可能である。
【００１８】
２つの異なった空気質量流を、２つの空気質量流が混ざり合うことなく互いに分離して熱交換器の熱交換面上に誘導することができる装置を提供するという課題は、本発明による空気ガイド機構によって解決される。空気ガイド機構は、２つの異なった空気質量流を互いに分離する静的且つ可動の空気ガイド装置を有する。
本発明の概念によれば、第１静的空気ガイド装置は、空気の流れ方向で熱交換器の上流に配置され、第２静的空気ガイド装置は、空気の流れ方向で熱交換器の下流に配置されており、静的空気ガイド装置は、熱交換器に隣接して配置されている。さらに、第１可動空気ガイド装置は、空気の流れ方向で第１静的空気ガイド装置の上流に配置され、第２可動空気ガイド装置は、空気の流れ方向で第２静的空気ガイド装置の下流に配置されている。従って、空気の流れ方向の構成部品の順番は、第１可動空気ガイド装置、第１静的空気ガイド装置、熱交換器、第２静的空気ガイド装置、及び第２可動空気ガイド装置である。
隣合せに配置された可動及び静的空気ガイド装置は、それぞれ向き合う側に、互いに適合するように調整された形状もしくは外輪郭を有しており、それにより、互いに分離した２つの異なる空気質量流が最低限もしくは無視できる程度の混ざり合いで、理想的には混ざり合うことなく第１熱交換器の熱交換面上に誘導されるようになっている。その場合、２つの空気質量流は、熱交換面の任意の大きさの配分比率で分割可能である。
【００１９】
本発明の有利な一実施形態によれば、可動空気ガイド装置は、それぞれ１つの回転軸を中心に旋回可能に支承して配置された、それぞれ１つの平面を描くフラップとして形成されている。フラップは、それぞれ、互いに平行に差し向けられた対向する２組の側縁部を有し、その場合、１組の側縁部は、空気の流れ方向に、そしてもう１組の側縁部は空気の流れ方向に対して垂直に差し向けられている。
第１可動空気ガイド装置の回転軸は、空気の流れ方向に対して垂直に差し向けられ、空気が向かって来る側縁部に配置されている。第２可動空気ガイド装置の回転軸は、空気の流れ方向に対して垂直に差し向けられ、空気が離れて行く側縁部に配置されている。回転軸と接続された側縁部に対して向き合うように配置され、それぞれ自由な動きが可能な側縁部は、静的空気ガイド装置の方向にそれぞれ差し向けられている。
【００２０】
可動空気ガイド装置の回転軸は、可動空気ガイド装置の、空気の流れ方向の広がりに相当する距離の分だけ、静的空気ガイド装置のそれぞれ最も近い縁部から離して配置されていることが有利である。静的空気ガイド装置のそれぞれ最も近い縁部からの距離は一定である。
【００２１】
本発明の一変形実施形態によれば、静的空気ガイド装置は、空気ガイド板として形成されている。その場合、空気ガイド板は、間隔を置いて互いに平行に配置されており、且つ交差接続によって互いに接続され、空気の流れ方向に差し向けられている。空気ガイド板及び交差接続は、全体として格子を形成する。空気の流れ方向の空気ガイド板の広がりは、空気ガイド板の長さとも呼ばれ、これは格子の奥行にも相当する。
空気ガイド板は、熱交換器に向いた側が一直線に並ぶように配置されており、従って、空気ガイド板の端部もしくは側縁部は、空気通路を備えた直線的な平らな面を形成する。空気の流れ方向のこれらの側縁部に対向するように配置された空気ガイド板の側縁部、すなわちそれぞれの静的空気ガイド装置の方向に差し向けられた側縁部は、同様に空気通路を備えた凹状に成形された面を形成することが有利である。凹状に湾曲した面は、空気ガイド板の長さが様々に異なることによってでき、その場合、格子の外側縁部に配置された空気ガイド板は、それぞれ最大長さを有し、その隣に配置された空気ガイド板の長さは規則的に小さくなる。その場合、隣に配置された空気ガイド板は互いに一定の間隔を有する。従って、凹状に湾曲した面は、それぞれ一定の半径を有することが好ましく、その場合、面の中心軸は、隣接して配置された可動の空気ガイド装置の回転軸に相当する。その場合、円弧状に曲がった面の半径は、同時に、空気の流れ方向の可動空気ガイド装置の長手方向の広がりに相当する。
【００２２】
本発明による空気ガイド機構は、自動車の客室の空気を調和する空調システム内で使用され、冷媒回路の凝縮器と接続して用いられることが好ましい。
本発明の概念によれば、自動車の客室の空気を調和する、冷却設備運転と加熱運転との組合せ、及び再熱運転のために空調システムを作動させる方法では、運転モード間の切替えが、空気ガイド装置の位置を制御することによって、従って、フローチャネルを通り、冷媒回路の蒸発器及び／又は凝縮器の熱交換面上を通る空気側の部分質量流の分割を制御することのみによって実現される。
その場合、フローチャネル内の凝縮器の熱交換面の配分比率は、空気ガイド装置によって設定され、客室に給送されるべき部分空気流は、十分な快適性のために必要な給気の温度が達成されるように制御される。
【００２３】
本発明による解決策の種々の利点は以下のようにまとめられる。
−除湿と加熱とを同時に行うことができる効率的な空調システム、
−周囲温度が低い場合、及び内燃機関を備えた自動車でのエンジン冷却水が低温の場合における暖気の迅速な提供、
−循環空気運転による、及び／又はフローチャネル内での的確な空気誘導による、客室の加熱のために必要な出力の低減、
−蒸発器に部分循環空気又は循環空気が供給されることで、蒸発器の上流での空気の温度が周囲空気の温度よりも高くなる、吸引圧力側で冷媒を暖めて周囲温度よりも高くすることによる効率的な加熱運転、
−冷却設備運転及び加熱運転のために必要な冷媒充填量の保持又は貯蔵、
−周囲に対する動的シールを備えずに事前に充填可能で（半）気密の冷媒回路、
−冷媒回路における最低限の複雑性、すなわち、切替弁の省略と、膨張弁、熱交換器、及び冷媒管路の数の最小化、
−例えば、自動車におけるキャビンフロアの下側、トランクリーム、ダッシュボードなどへの空調システムのフレキシブルな配置が可能、
−客室内で必要のない空気の周囲への導出。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】６つのフラップを有する加熱運転での空調システムである。
【図２ａ】閉じた空気ガイド装置を有する空調システムである。
【図２ｂ】３つのフラップを有する加熱運転での空調システムである。
【図３ａ】中央に配置された凝縮器と４つのフラップとを有する空調システムである。
【図３ｂ】図３ａの空調システムと比較して、第１フローチャネルと第２フローチャネルとを通じて空気質量流を送るファンを示す。
【図４ａ】冷却設備運転での図３ｂによる空調システムである。
【図４ｂ】除湿される加熱運転での図３ｂによる空調システムである。
【図４ｃ】加熱運転での図３ｂによる空調システムである。
【図４ｄ】混合運転での図３ｂによる空調システムである。
【図５】凝縮器を介して空気質量流を分割する空気ガイド装置である。
【図６ａ】２つの流路に区分された第２フローチャネルを有する空調システムである。
【図６ｂ】２つの流路に区分された第２フローチャネルを有する空調システムである。
【図７】付加的に走行風を利用する空調システムである。
【図８ａ】逆流フラップを有する図７による空調システムの変形例である。
【図８ｂ】ファンのインペラを通って流れる走行風のガイドを有する空調システムである。
【図９ａ】図８ｂによるファンに走行風を供給するためのフラップを備えた、空気の流れ方向でファンの上流に配置された流路を有する空調システムの部分領域である。
【図９ｂ】空調システムへの図９ａの流路の接続である。
【図９ｃ】空調システムへの図９ａの流路の接続である。
【図１０ａ】完全な冷媒回路を備えた、図２ａによる空調システムである。
【図１０ｂ】完全な冷媒回路を備えた、図２ａによる空調システムである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の他の詳細、特徴、及び利点は、添付図面と関連する実施形態の以下の説明から明らかになる。
【００２６】
図１は、第１フローチャネル３と第２フローチャネル４とを有するハウジング２を備えた空調システム１を示し、各フローチャネル３、４には、ファン５、６が割り当てられており、周囲からの新気が、客室９からの循環空気が、又はこれら両方からの混合気が供給可能である。
第１フローチャネル３には、蒸発器７が配置され、第２フローチャネル４に凝縮器８が配置されており、これら両方が空調システム１の冷媒回路の構成部品として、且つ空気供給される熱交換器として形成されている。その場合、蒸発器７は、フローチャネル３の流断面全体を占める。凝縮器８は、フローチャネルを跨って延びるように配置され、２つの領域を有している。第１領域は、第２フローチャネル４内にあって、流断面全体を覆うように配置されており、第２領域と比べて大きい熱交換面を有している。凝縮器８は、その広がりが第１フローチャネル３の中にまで達し、凝縮器８の第２領域が第１フローチャネル３の流路１４内に配置されている。その場合、凝縮器８の第２領域は、流路１４の流断面全体を占める。凝縮器８の各領域は、フローチャネル３、４間の仕切り壁１０によって区切られる。
【００２７】
別々に制御可能なファン５、６は、空調システム１に有利な動特性をもたらすが、それは蒸発器７を有する第１フローチャネル３と凝縮器８を有する第２フローチャネル４とに異なった速度の空気質量流が供給可能であり、それによって、運転状態の変化に対して迅速な反応が可能になるからである。
第１フローチャネル３のファン５は、吸入した空気を空気質量流として蒸発器７に導く。空気質量流は、蒸発器７の熱交換面上を流れる際に冷却及び／又は除湿される。
蒸発器７から出た冷気質量流は、部分空気質量流として冷気流路１１を介して周囲と、部分空気質量流へ、冷気流路１２を介して客室９とに必要な比率で分割されるか、又は、全部が冷気流路１１、１２の１つに割り当てられる。冷気質量流は、フラップとして形成された空気ガイド装置１３によって分割される。冷気流路１２を通って導かれた空気質量流は、流路１４に沿って、従ってバイパス流としてバイパスチャネル１５を通って凝縮器８の周囲に誘導される。
【００２８】
ファン５と同様に、ファン６は、空気を吸入し、吸入した空気を空気質量流として凝縮器８に導く。空気質量流は、凝縮器８の熱交換面上を流れる際に暖められる。凝縮器８から出る暖気質量流は、部分空気質量流として暖気流路１６を介して周囲と、部分空気質量流へ、暖気流路１７を介して客室９とに必要な比率で分割されるか、又は、全部が暖気流路１６、１７の１つに割り当てられる。暖気質量流は、フラップとして形成された空気ガイド装置１８によって分割される。
【００２９】
冷却設備運転時、すなわち客室９に給送されるべき空気の冷却時に、空気ガイド装置１９、２０、２１、２２は閉じている。空気ガイド装置１３は、冷気流路１１が閉鎖されている間に空気質量流が冷気流路１２から客室９に誘導されるように設計されている。空気ガイド装置１８は、客室９への暖気流路１７が閉鎖されている間に空気質量流が暖気流路１６を通って周囲へと誘導されるように設計されている。
ファン５は、空気を第１フローチャネル３から蒸発器７へ送る。空気は、冷却及び除湿され、冷気流路１２を通って客室９に流れ込む。ファン６は、第２フローチャネル４内の空気を凝縮器８へ送る。空気は暖められ、暖気流路１６を通って周囲へ運ばれる。
【００３０】
ヒートポンプ運転時、すなわち客室９に給送されるべき空気の暖め時に、フラップとして形成された空気ガイド装置２０、２１が開いている。空気ガイド装置１３は、冷気流路１２が閉鎖されている間に空気質量流が冷気流路１１から周囲へ誘導されるように設計されている。その場合、空気ガイド装置１８は、暖気流路１６が閉鎖されている間に空気質量流が暖気流路１７から客室９へ誘導されるように設計されている。空気ガイド装置１９、２２は閉鎖されている。
ファン５は、空気を第１フローチャネル３から蒸発器７へ送る。空気は冷却され、冷気流路１１を通って周囲へと流れる。ファン６は、空気を第２フローチャネル４から凝縮器８へ送る。空気は暖められ、暖気流路１７を通って客室９に到達する。
【００３１】
再熱運転時、空気ガイド装置１３、１８、１９、２０、２１、２２は、必要に応じて、完全に開いたポジションと完全に閉じたポジションとの間で様々に配置される。空気ガイド装置１３、１９、２２の位置及びファン５の回転数によって、加熱されるべき空気質量流が変更される。
【００３２】
これに代えて、フラップとして形成された空気ガイド装置１３、１８は、それぞれ、２つの別々のフラップ２３、２４、２５、２６として形成されていてもよく、その場合、２つのフラップ２３、２４は、冷気流路１１、１２内に、２つのフラップ２５、２６は、暖気流路１６、１７内に配置されており、このことは図２ａからも見て取れる。その場合、それぞれ２つのフラップ２３、２４及びフラップ２５、２６は、それぞれ１つの運動装置によって結合されて唯一の駆動装置によって位置調整可能であってもよい。フラップ２３、２４、２５、２６を分離する実施形態、及びそれぞれ１つの共同のフラップ１３、１８とする実施形態は、空調システム１の以下にも説明する実施形態の各々に関係する。
さらに、図２ａから、代替的実施形態では、第１フローチャネル３の流路１４と第２フローチャネル４との間の接続部としての空気ガイド装置２０、２１が形成されていないことが明らかになる。図２ａによる空調システム１の実施形態では、図１の実施形態と比較して、冷却設備運転のための凝縮器８が異なった設計になっているだけであるが、それは、第２フローチャネル４に配置された凝縮器８の熱交換面しか考慮されないからである。流路１４に配置された凝縮器８の領域は、再熱運転のためにのみ利用可能である。
【００３３】
図２ａ及び図２ｂの実施形態は、空気ガイド装置１９及び２２の代わりに、流路１４をフローチャネル３から区切る空気ガイド装置１９のみが設けられているという点で区別される。冷却設備運転では、凝縮器８から冷気流路１２内の冷却された空気質量流へ伝達される熱はごくわずかであるため、図２ａによる実施形態の空気ガイド装置２２の構成は放棄されてもよい。従って、図２ｂが示すように、空調システム１の機能を確保するために、少なくとも３つの空気ガイド装置１３、１８及び１９が設けられる必要がある。
【００３４】
図３ａの実施形態では、凝縮器８は、フローチャネル３、４内の中央に配置されている。その場合、中央配置とは、凝縮器８を同じ大きさの２つの領域に区分する、仕切り壁１０に対する凝縮器８の方向付けと解される。第１領域は、第２フローチャネル４内に配置され、フローチャネル４の流断面全体を覆う。凝縮器８の第２領域は、第１フローチャネル３内に配置され、フローチャネル３の部分断面のみを覆う。凝縮器８により覆われない流断面は、図１、図２ａ及び図２ｂの実施形態のバイパスチャネル１５に相当する。
【００３５】
第１フローチャネル３及び第２フローチャネル４は、仕切り壁１０によって、並びに可動フラップとして形成された２つの付加的空気ガイド装置２７、２８によって、且つ空気ガイド板として形成された静的空気ガイド装置２９、３０によって互いに分離される。凝縮器８を通って誘導される空気質量流は、ファン６の回転数と空気ガイド装置２７、２８の位置とに応じて決定される。
【００３６】
互いに適合するように調整された形状を有する空気ガイド装置２７、２８と空気ガイド板２９、３０とは、熱交換器のための空気ガイド機構をなし、第１フローチャネル３内での蒸発器７の貫流時に冷却及び調和された空気質量流が第２フローチャネル４の調和されていない空気質量流と混ざり合うことを阻止するために利用される。
空気ガイド板２９、３０は、仕切り壁１０に対して平行に方向調整して配置されているので、仕切り壁１０に沿って流れる空気質量流は、空気ガイド板２９、３０に向かって来る際に、且つ通過もしくは貫流する際に、その流れ方向が偏向されない。
両側へ、それぞれフローチャネル３、４の中へ、そしてそれにより、仕切り壁１０から遠く離して配置される空気ガイド板２９、３０の長さＬは大きくなっていく。仕切り壁１０からの空気ガイド板２９、３０の配置が遠くなるほど空気板２９、３０の長さＬが増加し、その場合、並設された空気ガイド板２９、３０の長さＬは、空気ガイド板２９、３０の構成全体の端部が２つの凹状に形成された面３１、３２をなすように大きくなっていく。面３１、３２は、それぞれ矩形に形成され、それぞれ、面３１、３２に対して平行に差し向けられた軸３３、３４を中心に均等に曲げられているので、矩形面３１、３２の第１の２つの対向する側縁部は、それぞれ直線をなす一方で、第２の２つの対向する側縁部は円弧を描く。円弧の中心点は、それぞれ軸３３、３４であり、これらの軸を中心に矩形面３１、３２が曲げられている。その場合、軸３３、３４は、可動の空気ガイド装置２７、２８の回転軸３３、３４に相当する。円弧状に曲がった面３１、３２の半径は、空気ガイド装置２７、２８の長手方向の広がり、すなわち、フローチャネル３、４を通る空気質量流の流れ方向の可動空気ガイド装置２７、２８の広がりに相当する。
【００３７】
旋回可能な空気ガイド装置２７、２８は、回転軸３３、３４とは反対側の側縁部が、空気ガイド板２９、３０の端部によって形成される凹状に撓曲された面３１、３２に差し向けられている。空気ガイド装置２７、２８の自由な可動性のために、面３１、３２と空気ガイド装置２７、２８の側縁部との間には、空気質量流の流れに影響を及ぼさないか、無視できる程度にしか及ぼさない間隙が残る。
空気ガイド装置２７、２８をそれぞれの回転軸３３、３４を中心に、逆の回転方向３５、３６で同時に回転させることによって、第１フローチャネル３及び第２フローチャネル４における凝縮器８の領域の配分比率が設定可能である。その場合、凝縮器８の領域の分割は、実質的に無段で行うことができる。空気ガイド装置２７、２８の回動の範囲内で段ができるとすれば、フローチャネル３、４を通る空気質量流の流れ方向に対して垂直の空気ガイド板２９、３０の間隔からである。空気ガイド装置２７、２８は、回動後、回転軸３３、３４に対して平行に、且つ回転軸３３、３４とは反対側に配置された側縁部が空気ガイド板２９、３０の一端の対向側に位置し、それによって空気質量流が一続きの流面に沿って流れることができるように差し向けられる。空気ガイド装置２７、２８が空気ガイド板２９、３０に対して中間位置にあるときに生じる漏れ流は、無視することができる。中間位置とは、空気ガイド装置２７、２８の側縁部が空気ガイド板２９、３０の縁部と正確に向き合わず、２つの空気ガイド板２９、３０間に配置されているような空気ガイド装置２７、２８の位置と解される。
【００３８】
空気ガイド装置２７、２８が、回転方向３５、３６で空気ガイド板２９、３０の長手方向の最大の広がりにまで、すなわち、第２フローチャネル４の外側のハウジング壁に達するまで回動した場合、凝縮器８全体が第１フローチャネル３内に配置される。空気ガイド装置２７、２８は第１終端位置にある。空気ガイド装置２７、２８が回転方向３５、３６とは逆の方向に空気ガイド板２９、３０の長手方向の最大の広がりにまで、すなわち、第１フローチャネル３の外側のハウジング壁の方向、もしくはバイパスチャネル１５の方向に回動した場合、凝縮器８全体が第２フローチャネル４内に配置される。空気ガイド装置２７、２８は第２終端位置にある。２つの終端位置の他に、空気ガイド装置２７、２８は中間ポジションに設定可能である。平均的な中間ポジションが図３ａに示される。
【００３９】
全くの冷却設備運転、又は全くの加熱運転時には、空気ガイド装置２７、２８は第２終端位置に配置されている。凝縮器８は、熱交換面とともに完全に第２フローチャネル４内に配置されている。
【００４０】
冷却設備運転時、空気ガイド装置１３はバイパスチャネル１５を開き、周囲への冷気流路１１を閉鎖するので、ファン５によって吸入され蒸発器７を流れる際に冷却及び除湿された空気質量流は、バイパスチャネル１５及び冷気流路１２を通って客室９に誘導される。その一方で、ファン６を通じて送られ凝縮器８を流れる際に暖められた空気質量流は、空気ガイド装置１８によって開かれる暖気流路１６を通って周囲へ運ばれる。暖気流路１７は閉鎖されている。
【００４１】
加熱運転時、空気ガイド装置１３は、冷気流路１１を開き、バイパスチャネル１５を閉鎖するので、ファン５によって吸入され蒸発器７を流れる際に冷却された空気質量流は、冷気流路１１を通って周囲へ運ばれる。その一方で、ファン６を通じて送られ凝縮器８を流れる際に暖められた空気質量流は、空気ガイド装置１８によって開かれる暖気流路１７を通って客室９へ送られるが、暖気流路１６は閉鎖されている。
【００４２】
図３ｂ及び図４ａ〜図４ｄの実施形態は、図３ａによる空調システム１と比較して、第１フローチャネル３と第２フローチャネル４とを通じて空気質量流を送るファン３７のみを有している。この空調システム１は、実質的に、操作のために十分である空気ガイド装置１３、２７、２８として形成された３つの空気ガイド要素を備えている。その場合、空気ガイド装置２８は、図３ａによる空気ガイド装置１８の機能、すなわち暖気流路１６、１７の閉鎖及び開放を引き受ける。フラップとして形成された第４空気ガイド装置２４’は、バイパスチャネル１５の閉鎖及び開放のために用いられる。
【００４３】
図４ａによる全くの冷却設備運転時、空気ガイド装置２７、２８は、第２終端位置に配置されているので、凝縮器８は、完全に第２フローチャネル４内に配置されている。空気ガイド装置１３は冷気流路１２を開き、周囲への冷気流路１１を閉鎖する。蒸発器７を流れる際に冷却及び除湿された空気質量流は、冷気流路１２から客室９に誘導される。凝縮器８を流れる際に暖められた空気質量流は、空気ガイド装置２８によって開かれる暖気流路１６から周囲へ導かれる。暖気流路１７は閉鎖されている。
図４ｃによる調和されていない空気を用いる全くの加熱運転時、空気ガイド装置１３は冷気流路１１を開き、客室９への冷気流路１２を閉鎖するので、蒸発器７を流れる際に冷却された空気質量流は、冷気流路１１から周囲へ運ばれる。その一方で、電気流路１６が閉鎖されている間、凝縮器８を流れる際に暖められた空気質量流が、空気ガイド装置２８によって開かれる暖気流路１７から客室９へ送られる。
空気ガイド装置２７、２８は、互いに逆方向に配置されている。空気ガイド装置２８が第２終端位置に配置されており、且つ暖気流路１６を閉鎖すると同時に暖気流路１７を開いている間、空気ガイド装置２７は第１終端位置にある。
調和されていない空気を用いる全くの加熱運転は、客室９に給送されるべき空気の除湿が必要でないか、又は所望されない場合には切り換えられる。
【００４４】
客室９に給送されるべき空気のフル加熱運転での暖めと同時に除湿が必要な場合、空気ガイド装置２８と全く同様に第２終端位置にある空気ガイド装置２７によって第２フローチャネル４が閉じられる。ファン３７によって送られる全空気質量流は蒸発器７を介して誘導される。
蒸発器７と圧縮機と凝縮器８とを備えた閉じた冷媒回路の場合に凝縮器８で送出されるべき熱出力は、蒸発器７及び圧縮機で冷媒に給送される出力の合計から求められ、従って、凝縮器８での熱出力は、圧縮機で給送される出力の分だけ、蒸発器７で給送される出力よりも大きくなるにすぎないので、空気は、凝縮器８の熱交換面を流れる際にごくわずかしか暖められ得ない。従って、同じ空気質量流において、圧縮機出力と空気の全くの除湿による出力とを再び給送することしかできず、その場合、システムの損失もさらに考慮される必要がある。
凝縮器８でより大きい熱出力を達成し、且つ客室９に給送されるべき空気質量流をより強力に暖めるために、蒸発器７を介して流れ、その際に冷却及び除湿される空気質量流の第１割り当て分が周囲へ導出される一方で、空気質量流の第２割り当て分は凝縮器８を介して導かれ、その際、暖められ、続いて客室９へ送られる。空気質量流は、バイパスチャネル１５に配置された空気ガイド装置２４’の操作によって分割される。
客室９に送られた空気質量流は、周囲へ排出される割り当て分少なくなるので、客室９に送られる空気質量流をより強力に暖めることが可能である。その場合、客室９に導入される空気質量流は、前記全空気質量流のうち周囲へ運ばれる配分比率が大きいほど、すなわち、空気ガイド装置２４’によって解放されたバイパスチャネル１５の流断面が大きく設定されるほどより暖められる。
【００４５】
図４ｄが示すように、空調システム１は、全くの冷却設備運転及び全くの加熱運転の他に、混合運転でも作動させることが可能である。その場合、調和された空気は、冷却及び除湿された空気の割り当て分と、冷却、除湿、及び再熱された空気の割り当て分とから構成される。
ファン３７は、全部が蒸発器７を介して流れ、その際に冷却及び除湿される空気質量流を、第１フローチャネル３を通じて送り、凝縮器８の部分領域を介して誘導され、蒸発器７において取り込まれた熱を再び排出する空気質量流を、第２フローチャネル４を通じて送る。その場合、空気ガイド装置２７、２８は、凝縮器８の第１領域が第２フローチャネル４に配置され、凝縮器８の第２領域が第１フローチャネル３に配置されるように設定されている。第２フローチャネル４を通じて送られる空気質量流は、空気ガイド装置２８によって解放される暖気流路１６を通じて周囲へ導出される。
蒸発器７を介して流れる際に調和される空気質量流の第１部分空気質量流は、空気ガイド装置２４’を開くことによってバイパスチャネル１５を通じて冷気流路１２に誘導される。この部分空気質量流は、これ以上調和されない。第２部分空気質量流は、第１部分空気質量流に対して平行に、凝縮器８の第２領域を介して暖気流路１７に導かれ、その際に暖められる。バイパスチャネル１５を通じて誘導され、これ以上調和されない、すなわち冷却と除湿とがされただけの冷気流路１２からの部分空気質量流は、付加的に、凝縮器８を介して誘導され、その際に暖められた暖気流路１７からの部分空気質量流と混合され、続いて、客室９に導入される。
【００４６】
図５は、凝縮器８による空気質量流の分割を可能にする空気ガイド装置２７、２８、２９、３０を有する空気ガイド機構７２を示す。その場合、必要に応じて１つの空気質量流又は２つの空気質量流が凝縮器８を介して誘導される。２つの空気質量流を用いる運転モードでは、空気ガイド装置２７、２８、２９、３０によって異なった調和が行われた空気質量流の混合が阻止される。空気の流れ方向３８で凝縮器８の上流及び下流に位置決めされた空気ガイド板２９、３０が、それぞれ１つの格子に配置されている。
その場合、格子の空気ガイド板２９、３０は、空気の流れ方向３８に対して垂直に一定間隔で、互いに平行に設定され、交差接続３９、４０によって互いに接続して形成されている。
【００４７】
格子は、凝縮器８への移行部に、平面として形成されたそれぞれ１つの面を有している。空気ガイド装置２７、２８の方向に差し向けられた格子の面３１、３２は、均等に湾曲し、空気ガイド装置２７、２８の回転軸３３、３４からそれぞれ一定の距離を有している。従って、回転軸３３、３４からの凹状湾曲面３１、３２の距離は、回転軸３３、３４に対する半径、及び空気の流れ方向３８の空気ガイド装置２７、２８の広がりに相当する。  格子とは反対側の側縁部に、それぞれ回転軸３３、３４を中心に回転方向３５、３６に回転運動可能に支承された空気ガイド装置２７、２８は、空気ガイド板２９、３０とともに、空気質量流を任意の配分比率で、すなわち凝縮器８の熱交換面の任意の大きさの配分比率で分割され得る。
空気ガイド装置２７、２８をそれぞれの回転軸３３、３４を中心に逆の回転方向３５、３６に、且つ同じ角度だけ同時に回転させることによって、凝縮器８の領域の配分比率を無段で設定することができる。回転の後、空気ガイド装置２７、２８は、格子に向かって差し向けられたその側縁部が空気ガイド板２９、３０の側縁部にそれぞれ対向し、それによって空気質量流が一続きの流面に沿って流れるように配置されていることが有利である。
【００４８】
凝縮器が、例えば扁平管から形成されており、その扁平側が空気ガイド板２９、３０の方向に、従って空気の流れ方向３８に設定されているならば有利である。それに加えて、格子の空気ガイド板２９、３０の数が、凝縮器８の管の数に相当しているとよく、各管の短辺側が空気の流れ方向３８に空気ガイド板２９、３０と一直線に並んで配置されていることが有利である。凝縮器８の管の数と格子の空気ガイド板２９、３０の数とが異なる場合も空気ガイド板２９、３０と管の短辺側とが向き合うように設定されていなければならない。
空気ガイド装置２７、２８と空気ガイド板２９、３０と凝縮器８の管とをこのように構成することによって、分離された空気質量流の混合が最小限に抑えられるが、この構成は、必ずしも必要ではない。凝縮器８の熱交換面を流れる際に空気質量流を分離するという原則は、凝縮器８の管が空気ガイド板２９、３０の方向に配置されていないか、又は、それどころか空気ガイド板２９、３０の方向に対して垂直に配置されている場合にも達成される。しかしながら、空気の流れ方向３８に設定された空気ガイド板２９、３０、及び凝縮器８の同様に設定された管においては、それとは異なる構成と比較して流れ抵抗が極めて小さい。
【００４９】
図６ａ及び図６ｂは、第１フローチャネル３と第２フローチャネル４を備える空調システム１を示し、第２フローチャネル４は付加的に２つの暖気流路１６、１７に分割されている。蒸発器７は、第１フローチャネル３の流断面全体にわたって延伸し、仕切り壁１０を通って第２フローチャネル４内に伸び、暖気流路１６の流断面全体を覆っている。凝縮器８は、第２フローチャネル４の流断面全体を覆い、それによって双方の暖気流路１６、１７を覆っている。
【００５０】
第１フローチャネル３もしくは冷気流路１２は、フラップとして形成された空気ガイド装置４２によって図６ａによる客室９の方向に閉鎖又は開放される。その場合、第２フローチャネル４の暖気流路１７は、入口、すなわちファン６と蒸発器７との間で空気ガイド装置４２によって閉鎖又は開放される。空気の流れ方向で凝縮器８の上流及び下流において、第２フローチャネル４の暖気流路１６、１７間の確実な分離が、可動フラップとして形成された空気ガイド装置４３、４４によって中断される。
冷却設備運転では、空気ガイド装置２３、２６、４２が閉じられ、空気ガイド装置２５、４１、４３、４４が開かれている。ファン５は、空気質量流を、第１フローチャネル３を通じて蒸発器７に送る。空気は、蒸発器７を流れる際に冷却及び除湿される。空気は、調和後に冷気流路１２を通って客室９に流れ込む。ファン６は、空気質量流を、暖気流路１６を通じて凝縮器８に送る。空気は暖まり、周囲へ導出される。
加熱運転では、空気ガイド装置２３、２６、４３、４４が開かれ、空気ガイド装置２５、４１、４２は閉じられている。ファン５から第１フローチャネル３を通じて蒸発器７の熱交換面に送られて冷却された空気質量流は、冷気流路１１を通じて周囲へ誘導される。ファン６は、空気質量流を、蒸発器７を通過させて凝縮器８に送る。空気は暖められ、暖気流路１７を通って客室９に流れ込む。再熱運転では、空気ガイド装置２３、２５、２６、４１、４２、４３、４４が、完全開から完全閉の範囲で種々異なる位置に位置決めされる。空気ガイド装置２５及び４２の位置によって、加熱されるべき空気質量流が確定される。
【００５１】
フラップ２３、４１及び２５、２６、４４は、それぞれ１つの運動装置によって結合されて唯一の駆動装置によって位置調整されてもよい。
図６ｂが示すように、フラップ２３と４１とを結合して、１つのフラップとして形成された空気ガイド装置１３’としてもよいし、フラップ２５、２６、４４を結合して、１つのフラップとして形成された空気ガイド装置４５としてもよい。暖気流路１７の入口に配置された空気ガイド装置４２は、暖気流路１６又は暖気流路１７を閉鎖するか、もしくは開放する空気ガイド装置４６と取り替えられる。
【００５２】
図７による空調システム１の実施形態では、ファン５、６によって送られる空気質量流の他に、走行風が利用可能であり、このことは、２つの付加的走行風流路４７、４９とフラップとして形成された２つの空気ガイド装置４８、５０とを用いて実現される。走行風流路４７は、加熱運転時に空気が供給される。その場合、空気ガイド装置４８が開かれ、走行風流路４７への走行風の流入が可能になる。第２走行風流路４９は、冷却設備運転時に空気が供給され、その場合、空気ガイド装置５０が開かれ、走行風流路４９への走行風の流入が可能になる。図７による空調システム１内への走行風流路４７、４９の形成は、蒸発器７及び／又は凝縮器８がフローチャネルを跨いで配置されている、これまでの図の実施形態と組み合わせることができる。
【００５３】
図７による空調システム１のさらなる形態を示す図８ａによれば、走行風によって生成された空気質量流がファン５、６を通って逆流することを阻止するために、フローチャネル３、４への入口に、フラップとして形成された付加的空気ガイド装置５１、５２が配置されている。
冷却設備運転時、及び走行風使用時には、空気ガイド装置２３、２６、４８、５２が閉じられている。空気ガイド装置２５、４１、５０、５１は開いている。ファン５は、空気質量流を、第１フローチャネル３を通じて蒸発器７に送り、そこで、空気は冷却及び除湿される。その後、調和された空気は、客室９へ誘導される。
空気ガイド装置５０が開かれることによって、走行風が、走行風流路４９を通って第２フローチャネル４に流れ込む。空気質量流は、凝縮器８の熱交換面上を流れ、暖められて、暖気流路１６を通じて周囲へ送られる。加熱運転時、空気ガイド装置２５、４１、５０、５１が閉じている間、空気ガイド装置２３、２６、４８、５２は開かれている。空気ガイド装置４８が開かれることによって、走行風が走行風流路４７を通って第１フローチャネル３に流れ込む。空気は、蒸発器７の熱交換面上を流れ、冷気流路１１を通じて周囲へ誘導される。ファン６は、空気質量流を、第２フローチャネル４を通じて凝縮器８へ送り、そこで、空気質量流は暖められ、続いて、暖気流路１７を通じて客室９に誘導される。
【００５４】
図８ｂが示すように、図８ａによる実施形態に代えて、走行風は、ファン５、６のインペラを通って流れる。冷却設備運転時、走行風は、ファン６を通じて誘導され、加熱運転時、走行風は、ファン５によって偏向される。
【００５５】
図９ａは、空気の流れ方向でファン５、６の上流に配置された、図８ｂによるファンに走行風を供給するための流路５５、５６、５７を有する空調システム１の部分領域を示す。
流路５５、５７は、フラップとして形成された空気ガイド装置５８によって開かれるか、部分的に開かれるか、又は閉じられる。フラップ５８は、流路５５、５７が合流してファン５への流路５３に移行する混合ゾーン内に配置される。外側流路５５、５６間に配置された流路５７は、混合ゾーンに達する前に２つのサブ流路に分岐し、第１サブ流路はフラップ５８へ導かれ、第２サブ流路は、フラップとして形成された空気ガイド装置５９へ導かれる。
フラップ５９も、流路５６、５７が合流してファン６への流路５４に移行する混合ゾーンに配置されている。フラップ５９は、流路５６、５７を開放するか、部分的に開放するか、又は閉鎖するために用いられる。
【００５６】
図９ｂ及び図９ｃにおいて、図９ａによる空調システム１への流路５５、５６、５７の接続が示されている。外側流路５５、５６には、周囲からの新気が供給され、内側流路５７には客室９からの循環空気が流される。フラップ５８、５９は、循環空気が循環されるようにそれぞれ配置されている。周囲からの新気のための流路５５、５６は閉鎖されている。
図９ｂの実施形態において、内側流路５７を通じて誘導される循環空気に、凝縮器８を流れる際に暖められた空気が混入されてもよい。その場合、暖気流路１７から暖められた空気が導出され、循環空気が蒸発器７もしくは凝縮器８の上流で混合される。暖気流路１７を流路５７と接続する空気チャネルは、フラップとして形成されたさらに別の空気ガイド装置７３を備えている。空気チャネルは、フラップ７３によって、必要に応じて開閉される。
【００５７】
図９ｃの代替的実施形態によれば、外側流路５５、５６を通じて送られた新気に、それぞれ、凝縮器８を流れる際に暖められた空気が混入されてもよい。暖められた空気は、再び、暖気流路１７から導出され、新気が蒸発器７もしくは凝縮器８の上流で混合される。その場合、第１空気チャネルは暖気流路１７を流路５５と接続し、第２空気チャネルは暖気流路１７を流路５６と接続する。２つの空気チャネルは、フラップとして形成された空気ガイド装置７４、７５によってそれぞれ閉鎖可能である。図示されたフラップ７４、７５の設定において、空気チャネルは閉鎖されている。
【００５８】
図９ｂ及び図９ｃによる循環空気チャネルの実施形態により、冷媒を吸引圧力側で周囲温度よりも高い温度に暖めることによって、空調システム１の効率を高めることが、特に加熱運転において可能である。その場合、蒸発器７に、部分循環空気又は循環空気が供給され、それにより蒸発器７の上流での空気の温度が周囲からの新気の温度よりも高くなる。その場合、循環空気チャネルは、空気の流れ方向で凝縮器８の下流の第２フローチャネル４と、空気の流れ方向で蒸発器７の上流の第１フローチャネル３との間のバイパスとして用いられる。暖気流路１７から、温かい空気が第１フローチャネル３に混入され、次に、この空気は蒸発器７へ流れる。
【００５９】
空調システム１の空気分配システム全体が、大抵の場合フラップとして形成されたさらに別の空気ガイド装置と、図示されないサーボモータとを備えている。
【００６０】
図１０ａ及び図１０ｂにおいて、図２ａによる実施形態の空調システム１が空調システム１に組み込まれ、閉じた、且つ完全な冷媒回路６０とともに示されている。冷媒回路は、Ｒ１３４ａ、Ｒ７４４、Ｒ１２３４ｙｆ又は他の冷媒用に設計されている。冷媒回路６０は、蒸発器７と圧縮機６１と凝縮器８とコレクタ６４と膨張素子６７とを備えている。冷媒回路６０の構成部品は、冷媒管路６２、６３、６５、６６、６８、６９によって接続されている。吸引管路６９は、蒸発器７を圧縮機と接続し、圧力管路６２は、圧縮機６１を凝縮器８と接続する。冷媒は、圧力管路６３を通って凝縮器８の第１区間からコレクタ６４に流れる。圧力管路６５及び６６は、コレクタ６４を凝縮器８の第２区間の入口と接続し、凝縮器８の第２区間の出口を膨張素子６７と接続する。冷媒は、膨張素子６７から冷媒管路６８を通って蒸発器７に流れる。
圧縮機６１は、電気的に駆動可能な圧縮機として形成されていることが好ましいが、これに代えて、車両の内燃機関によって駆動されてもよい。膨張素子６７は、制御可能な膨張素子、もしくは膨張弁として形成されていることが有利である。
【００６１】
図１０ｂに示すように、図１０ａによる実施形態の他の例によれば、冷媒回路６０は、第１フローチャネル３に配置された蒸発器７に対して平行に結び付けられたさらに別の蒸発器７１を有する。それによって、蒸発器７、７１に必要な冷却出力を互いに独立して設定することが可能である。
第２蒸発器７１は、２つの冷媒管路７０を介して空調システム１と接続されており、駆動バッテリ、パワー電子ユニット、又は自動車の他の構成部品を冷却するために設けられている。その場合、第２蒸発器７１は、例えば、冷媒により直接冷却されるバッテリのための接触冷却装置として、チラーとも呼ばれる冷媒・冷却水熱交換器として、又は冷媒・空気熱交換器として形成されていてもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１          空調システム
２          ハウジング
３          第１フローチャネル
４          第２フローチャネル
５、６      ファン
７          蒸発器
８          凝縮器
８ａ〜８ｇ  凝縮器の構成部品
９          客室
１０          仕切り壁
１１、１２    冷気流路
１３、１３’  冷気流路の空気ガイド装置／フラップ
１４          第１フローチャネルにおける流路
１５          第１フローチャネルにおけるバイパスチャネル
１６、１７    暖気流路
１８          暖気流路の空気ガイド装置／フラップ
１９          流路への流入用の空気ガイド装置
２０、２１    第１フローチャネルと第２フローチャネルとの間の空気ガイド装置
２２          流路からの流出用の空気ガイド装置
２３          冷気流路用の冷気の空気ガイド装置／フラップ
２４、２４’  バイパスチャネル用の空気ガイド装置／フラップ
２５、２６    暖気流路の空気ガイド装置／フラップ
２７          凝縮器に向かって流すための第１フローチャネルと第２フローチャネルとの間の空気ガイド装置／フラップ
２８          凝縮器から離れる場合の、第１フローチャネルと第２フローチャネルとの間の空気ガイド装置／フラップ
２９、３０    静的空気ガイド装置／空気ガイド板
３１、３２    静的空気ガイド装置の面
３３、３４    空気ガイド装置の軸、回転軸
３５、３６    空気ガイド装置の回転方向
３７          ファン
３８          空気の流れ方向
３９、４０    交差補強材、支持板
４１          冷気流路用の冷気の空気ガイド装置／フラップ
４２          流路への流入用の空気ガイド装置／フラップ
４３、４４    凝縮器に当てるための暖気流路間の空気ガイド装置／フラップ
４５          暖気流路のための暖気の空気ガイド装置
４６          第２フローチャネルへの流入用の空気ガイド装置
４７、４９    走行風流路
４８、５０    走行風流路の空気ガイド装置／フラップ
５１          第１フローチャネルへの流入用の空気ガイド装置／フラップ
５２          第２フローチャネルへの流入用の空気ガイド装置／フラップ
５３、５４    流路
５５、５６、５７  流路
５８、５９    空気ガイド装置／フラップ
６０          冷媒回路
６１          圧縮機
６２、６３    冷媒管路、圧力管路
６４          コレクタ
６５、６６、６８  冷媒管路、圧力管路
６７          膨張素子
６９          冷媒管路、吸引管路
７０          冷媒管路
７１          蒸発器
７２          空気ガイド機構
７３          空気ガイド装置／フラップ  空気チャネル
７４、７５    空気ガイド装置／フラップ  空気チャネル
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図４ｄ】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図９ｃ】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【外国語明細書】
2014061876000001.pdf