(57)【要約】【課題】特に加熱（ヒート）ポンプモードにおいて熱伝達領域の凍結のリスクを最小とする、簡単な構成と最小の部品点数からなる車両の空調システムを提供する。【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
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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）。
【請求項２】
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）。
【請求項３】
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）。
【請求項４】
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）。
【請求項５】
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）。
【請求項６】
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）。
【請求項７】
−  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）。
【請求項８】
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）。
【請求項９】
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）。
【請求項１０】
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）。
【請求項１１】
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）。
【請求項１２】
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）。
【請求項１３】
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）。
【請求項１４】
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）。
【請求項１５】
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）。
【請求項１６】
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。
【請求項１７】
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。
【請求項１８】
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。
【請求項１９】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は車両の空調システム及びその作動方法に係り、より詳しくは、冷却剤（ｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔ）回路と冷却水（ｃｏｏｌａｎｔ）回路を備えた、車両内の乗客空間の空気を調節するための空調システムに関する。
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。
【０００２】
また、本願発明は空調システムの作動方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
従来技術において公知となった車両の場合、乗客空間への供給空気を加熱するためにエンジンの廃熱が使われる。このような廃熱は、エンジン冷却水回路において循環する冷却水によって空調設備側に伝えられ、そこでヒーター熱交換機を通じ乗客空間内に流入する空気に伝達される。車両駆動部の効率的な内燃エンジンの冷却水回路から加熱性能に係る冷却水−空気間熱交換機を備えた公知の装置は、周辺温度が低いと、乗客空間の全体的な加熱の要求を満たせるための乗客空間の快適な加温に必要な水準には最早到達できない。同様の事情は、ハイブリッド駆動を使用する車両、即ち、電気モーター式駆動だけでなく内燃（ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ）エンジン式駆動も使用する車両内の空調設備においても生じる。
【０００４】
乗客空間の全体的な加熱需要がエンジンの冷却水回路からの加熱によって満たされない場合、例えば英語略字でＰＴＣ（“Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ−Ｔｈｅｒｍｉｓｔｏｒ”）と呼ばれる電気抵抗ヒーター、又は燃料ヒーターのような追加の加熱措置が必要である。単に電気モーターによるだけで駆動される車両、又は燃料電池車両内の空調設備に対しても同様に適用される。乗客空間のための空気を加熱する場合において、より効率的に行える手段は、熱源として空気を用いるヒートポンプ（ｈｅａｔ＿ｐｕｍｐ、以下、加熱ポンプという）であって、この場合、冷却剤回路は唯一の加熱手段としてだけでなく追加的加熱手段としても使われる。
【０００５】
電気抵抗ヒーターが下流につながる空調システムは、一方には、費用効率的に製造でき、且つ任意の車両に使われることができるが、非常に大きい電気エネルギーを必要とし、その理由とは、冷却剤回路の気化器を通じる流動中に乗客空間への供給空気がまず冷却され、及び／又は、冷却により除湿された後、続いて供給空気、又は冷却水回路に熱を直接に伝達する電気抵抗によって加熱するからである。
【０００６】
加熱ポンプとして作動する従来の空調システムの作動は、実際に効率的とはいえ、空調システム用の設置空間が全く確保されていない車両の内部に位置させるには非常に大きい設置空間を必要とする。特に、製造と維持補修の費用が上昇するだけでなく、大きい設置空間の必要自体が邪魔になる。
【０００７】
従来技術に属する空気−空気間加熱ポンプは、冷却設備（ｃｈｉｌｌｅｒ）モードと加熱ポンプ（ｈｅａｔ＿ｐｕｍｐ）モードの組み合わせ、即ち、加熱モードだけでなく再加熱（ｒｅｈｅａｔ）モードとも呼ばれる後続加熱モードを含む形で開発され、結局、周辺空気から熱を吸収する。従って、周辺空気は冷却剤を気化させるための熱源として使われる。従来の空気−空気間加熱ポンプは、冷却剤と周辺間の熱伝達のための熱交換機、乗客空間向けの調節されるべき空気の熱を冷却剤に供給するための熱交換機、及び冷却剤から乗客空間向けの調節されるべき空気に熱を伝達するための熱交換機を含む。各々のケ−スにおいて、エネルギーは冷却剤と空気との間で伝達される。
【０００８】
いわゆる、“再加熱”（ｒｅｈｅａｔ）モード（又は、後続加熱モードとも言う）の場合、乗客空間に供給されるべき空気が冷却され、この場合、除湿された後、続いて最小限だけ再度、加熱される。このような作動モードでは、必要な再加熱エネルギーは、空気の冷却及び除湿のために必要な冷却エネルギーよりも低い。
【０００９】
この場合、冷却剤と空気−空気間加熱ポンプの周辺空気との間で熱を伝達するための熱交換機は、車両の前方側において空調システムのハウジングの外部に、具体的には空調装置の外部に配置され、特に走行風を通して空気の作用を受ける（ｃｈａｒｇｅｄ＿ｗｉｔｈ＿ａｉｒ）。空調装置のハウジングの外部に配置された熱交換機は周辺熱交換機とも呼ばれる。
【００１０】
冷却剤回路が冷却設備モードで作動中には、周辺熱交換機が凝縮機／気体冷却器として冷却剤から周辺空気に熱を放出するように作動され、冷却剤回路が加熱ポンプモードで作動中には、気化器として周辺空気から冷却剤によって熱を吸収するように作動される。従って、周辺熱交換機は２つの機能で作動するように設計される結果、２つの機能の中、何れに対しても最適に設計されない。
【００１１】
例えば、冷却剤Ｒ１３４ａを使用する場合、又は特定の周辺状態の場合のように、冷却剤回路が亜臨界（ｓｕｂｃｒｉｔｉｃａｌ）作動中には、冷却剤が二酸化炭素と共に液状化される時、熱交換機は凝縮機と呼ばれる。熱伝達（ｔｒａｎｓｆｅｒ）の一部は一定した温度で発生する。熱交換機で超臨界（ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ）作動、又は熱交換機における超臨界放出の場合、冷却剤の温度は持続的に減少する。このような場合、熱交換機は気体冷却器とも呼ばれる。超臨界作動は特定の周辺条件、又は特定の冷却剤回路の作動モードの場合、例えば、二酸化炭素を冷却剤として用いる時に発生し得る。
【００１２】
ドイツ国特許「ＤＥ  １０  ２０１２  １１１  ６７２  Ａ１号」には、車両の乗客空間の空気を調節するための空調設備の冷却剤回路が記載されている。該冷却剤回路は冷却設備モードと加熱ポンプモードを組み合わせた作動が可能なように、そして更に再加熱モード（後続加熱モード）が可能なように形成され、圧縮機、冷却剤と周辺間に熱を伝達するための熱交換機、第１膨張器だけでなく、乗客空間の調節される空気の熱を冷却剤に供給するための熱交換機、冷却剤から乗客空間のために調節される空気に熱を伝達するための熱交換機、そして冷却剤の流動（ｆｌｏｗ）方向につながる第２膨張器を含む。
【００１３】
冷却剤回路は連結ラインから分岐したシステムを含むが、前記システムは既存の設置空間内に組み込むのが難しい。また、低圧水準に配置され大きい容積に設計された冷却剤保存器、及び追加のバルブは各々大きい設置空間を必要とする。また、バルブは非常に高い不透水性（ｉｍｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ）を必要とし、これはまたシステム費用の上昇をもたらす。
【００１４】
ドイツ国特許「ＤＥ  １０  ２０１２  １０８  ８９１  Ａ１」には、空気を導流（ｃｏｎｄｕｃｔ）するための２個の流動チャンネルを具備したハウジングだけでなく、気化器及び凝縮機を有する冷却剤回路を含む、乗客空間の空気を調節するための空調システムが記載されている。この場合、気化器は第１流動チャンネルに配置され、凝縮機は第２流動チャンネルに配置される。空調システムは乗客空間を冷却し加熱するために、その上に後続加熱（再加熱）するように開発されている。作動モードの設定は、単に空気導流（ｇｕｉｄｅ）装置の制御によって行われるので、相違した作動モード間を転換するための冷却剤転換（スイッチング）バルブが省略できる。
【００１５】
特定の各々の作動モードとは関係なく、空調システムの気化器側と凝縮機側のために、各々一つの送風機が、従って別途に作動できる二つの送風機が提供されなければならない。この場合、例えば、冷却設備モードで作動中に走行風のエネルギーは凝縮機側における熱の放出には使えない。関連する送風機は常に作動状態にあって、これは振動及び騷音を誘発する。また、空調器のための設置空間が全く確保されない車両の内部で位置のための設置空間の確保が必要である。
【００１６】
図１には、従来技術で冷却剤回路（２’）及び冷却水回路（３０’）を備えた空調システム（１’）が図示されている。冷却剤回路（２’）は冷却剤の流動方向に沿って圧縮機（３）、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）、膨張器（５）だけでなく、気化器として作動する冷却剤−空気間熱交換機（６）とを含む。圧縮機（３）は気化器（６）から冷却剤を吸入する。冷却剤回路（２’）は閉ループを為している。
【００１７】
また、冷却剤回路（１’）は、内部熱交換機（７）も備えて形成される。内部熱交換機（７）は回路内部の熱交換機と了解される必要があり、この熱交換機は高圧の冷却剤と低圧の冷却剤間の熱伝達に使われる。この場合、例えば、一方には液体冷却剤が凝縮の以後にさらに冷却され、他方には吸入気体が圧縮機（３）の前に過熱（ｓｕｐｅｒｈｅａｔ）される。
【００１８】
冷却水回路（３０’）は、冷却水の流動方向に沿って冷却水の循環のための移送装置（具体的には、ポンプ）（３１）、冷却水の加熱のための補助（ａｕｘｉｌｉａｒｙ）加熱熱交換機（３２）、具体的には電気抵抗ヒーター（ＰＴＣ）だけでなく、乗客空間への供給空気を加熱するための第１冷却水−空気間熱交換機としての加熱熱交換機（３３）を含む。加熱熱交換機（３３）は冷却剤−冷却水間熱交換機（４）と連結される。冷却水回路（３０’）は閉ループを為している。冷却剤側から見て凝縮機／気体冷却器として作動する冷却剤−冷却水間熱交換機（４）は結果的に冷却水によって冷却される。
【００１９】
また、加熱熱交換機（３３）と冷却剤−冷却水間熱交換機（４）との間に形成された連結ラインには、分岐位置として３方向バルブ（３４ａ）だけでなく合流位置（３５）が提供され、これらの間には各々、空気に熱を伝達するための第２冷却水−空気間熱交換機（３７）を備えた第１流動経路（３６ａ）だけでなく前記冷却水−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）が形成される。第２冷却水−空気間熱交換機（３７）は設備モジュール（５２）の内部に配置されて流動方向（５３）の空気の作用を受ける（ｃｈａｒｇｅｄ＿ｗｉｔｈ＿ａｉｒ）。
【００２０】
冷却剤回路（２’）中の気化器として作動する冷却剤−空気間熱交換機（６）と、冷却水回路（３０’）の加熱熱交換機（３３）は空調装置（５０）の内部に、そして乗客空間への供給空気（流動方向（５１））の作用を順次に受けるように配置される。これで気化器（６）を通じた流動中に冷却された、そして／又は除湿された供給空気は必要に応じて加熱熱交換機（３３）を通じた流動中に加熱される。
【００２１】
加熱熱交換機（３３）において乗客空間への供給空気に伝達できる熱は、気化器（６）及び圧縮機（３）内で冷却剤に伝えられるエネルギーからなり、それは合算すると、供給空気を充分な温度に到達させるために、冷却剤−冷却水間熱交換機（４）において冷却水に伝達されるエネルギーと、と、補助加熱熱交換機（３２）において冷却水に伝えられる熱からなる。
【００２２】
空調システム（１’）は気化器（６）に流入される供給空気の温度が０℃を超過する温度値である場合にだけ作動できる。０℃未満の温度値である場合には、補助加熱熱交換機（３２）、特に電気抵抗ヒーターを通し加熱性能が決定されるので、加熱性能は非効率的に提供される。
【００２３】
０℃及び０℃未満の範囲にある気温下では気化器（６）の熱伝達領域は凍結し得る。空気から熱を吸収した結果として、冷却された空気の相対湿度が上昇し、露点温度に達すると、空気中に存在する水蒸気は凝縮され気化器の熱伝達面に水として露結する。この場合、熱伝達面に空気から凝縮された水は表面の温度が０℃及び０℃未満である場合、氷結する。氷層が増加すると空気側の熱伝達面及び空気側の熱伝達が減少するので、結果的に空気と気化された冷却剤との間の熱伝達が減少する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
これから、本願発明の課題は冷却設備モード及び加熱ポンプモードでだけでなく、後続加熱（再加熱）モードでも作動できる車両用空調システムを提供することである。この場合、周辺空気は、各々の作動モードに沿って、例えば加熱ポンプモードでの作動中には熱源として、例えば冷却設備モードでの作動中にはヒートシンクとして使われなければならない。周辺空気から熱を吸収するための熱交換機は最適に設計されるべきである。
【００２５】
また、空調システムは、例えば空気との熱伝達のための冷却剤回路における気化器の凍結リスクを最小化して効率的に作動できるように、且つ、コンパクトで簡単に製造できるようにする必要がある。この場合、空調システムの冷却剤回路は、単に最小の作動費用、製造費用、及び維持補修費用をもたらすだけでなく、最小の設置空間しか要しないように、構造的に簡単に構成され、且つ必要な最小の点数の構成部品は妥協しなければならない。
【００２６】
また、本願発明の課題は、異なるか又は同一の圧力水準で複数の熱交換機が作動できる空調システムの作動方法を提供することである。
【００２７】
このような課題は、特許請求範囲上の独立項の特徴を持つ対象、又はその方法によって解決し得る。追加の改善例は従属項に記載される。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
前記課題は、特に、冷却設備モード及び加熱ポンプモードだけでなく、後続加熱モードにおいて作動するために冷却剤回路と冷却水回路を備えた、車両の乗客空間の空気を調節するための本願発明に係る空調システムによって解決される。
（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。
【００２９】
冷却設備モードは、なによりも冷却に使われ、加熱ポンプモードは加熱に使われ、後続加熱モードは調節するべき乗客空間への供給空気の後続加熱に使われる。後続加熱モードの場合、供給空気は後続加熱の前に冷却されて／冷却されるか除湿される。
【００３０】
本願発明のコンセプトによれば、冷却剤回路は専ら気化器として作動できる第２冷却剤−空気間熱交換機を備えて形成される。この場合、冷却剤の流動方向に沿って第２冷却剤−空気間熱交換機の上流には第２膨脹器が位置する。第２膨張器だけでなく第２冷却剤−空気間熱交換機は共に第１流動経路内に配置される。
【００３１】
冷却水回路の第２冷却水−空気間熱交換機、及び冷却剤回路の第２冷却剤−空気間熱交換機は有利には、設備モジュールの内部に、そして空気の流動方向に沿って上記に記載した順序で相互順に空気の作用を受けるように配置される。
【００３２】
本願発明の一改善例によれば、特に車両の前方領域に配置された設備モジュールは乗客空間から排出される空気、又は周辺空気、又は乗客空間から排出する空気と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る。
【００３３】
本願発明の第１代案実施例によれば、第１冷却剤−空気間熱交換機、及び第２冷却剤−空気間熱交換機は冷却剤回路の内で相互に直列に貫流されるように配置される。
【００３４】
有利に、冷却剤回路はバルブを備えた第２流動経路を含む。この場合、第１流動経路は第２膨張器だけでなく、第２冷却剤−空気間熱交換機を具備し延長され、第２流動経路は各々分岐位置から合流位置まで延長されることで、結果的に第２流動経路は第１流動経路に対して平行したバイパスとして形成される。
【００３５】
本願発明の第２代案実施例によれば、第１冷却剤−空気間熱交換機と第２冷却剤−空気間熱交換機は冷却剤回路の内で相互に対して並列で貫流できるように配置される。
【００３６】
本願発明の追加のメリットは、第２膨張器及び第２冷却剤−空気間熱交換機を具備した第１流動経路が分岐位置から合流位置まで延長されることにある。この場合、第１膨張器、第１冷却剤−空気間熱交換機、及び第３膨張器は第２流動経路の内に形成される。第３膨張器は冷却剤−空気間熱交換機の下流に配置される。第２流動経路は同様に分岐位置から合流位置まで延長されるように形成される。
【００３７】
また、冷却剤回路は望ましくは、気化器として作動できる一つ以上の追加熱交換機だけでなく、この熱交換機の上流に配置された第４膨張器とを含み、これらは第３流動経路の内に形成される。この場合、第３流動経路は分岐位置から合流位置まで延長されるので、結果的に第１流動経路と第２流動経路と第３流動経路、そしてこれと共に第１冷却剤−空気間熱交換機と第２冷却剤−空気間熱交換機と気化器として作動できる前記追加熱交換機は各々相互に並列に配置される。
【００３８】
気化器として作動できて、第３流動経路の内に配置された前記追加熱交換機は有利には、冷却剤−冷却水間熱交換機として形成される。
【００３９】
本願発明の一改善例によれば、冷却剤回路の内で冷却剤の流動方向に沿って圧縮機の前方に冷却剤保存機として収集機が配置される。
【００４０】
これに対する本願発明の代案実施例によれば、冷却剤回路の冷却剤−冷却水間熱交換機の内部に冷却剤保存機として収集機が統合し形成される。
【００４１】
本願発明の第１代案実施例によれば、冷却水回路は乗客空間への供給空気を加熱するための第１冷却水−空気間熱交換機と冷却剤−冷却水間熱交換機との間に形成されている分岐位置、及び合流位置とを含む。この場合、分岐位置と合流位置間には、各々、第２冷却水−空気間熱交換機を備えた第１流動経路と、第２冷却水−空気間熱交換機を迂回するバイパスとして第２流動経路が延長される。従って、乗客空間への供給空気を加熱するための第１冷却水−空気間熱交換機と第２冷却水−空気間熱交換機は相互に直列に冷却水によって貫流されるように配置される。
【００４２】
本願発明の第２代案実施例によれば、冷却水回路は分岐位置、及び合流位置を含んで、この場合、分岐位置は乗客空間への供給空気を加熱するために移送装置と第１冷却水−空気間熱交換機の間に形成され、合流位置は第１冷却水−空気間熱交換機と冷却剤−冷却水間熱交換機との間に形成される。この場合、第２冷却水−空気間熱交換機は第１流動経路の内に形成され、第１冷却水−空気間熱交換機は乗客空間への供給空気を加熱するために第２流動経路内に形成される。第１流動経路及び第２流動経路は、各々分岐位置から合流位置まで延長されることによって、結果的に第１冷却水−空気間熱交換機と第２冷却水−空気間熱交換機は相互に並列に冷却水により貫流されるように配置される。
【００４３】
分岐位置は、望ましくは各々３方向バルブとして形成される。
【００４４】
冷却剤回路は有利には、内部熱交換機を含む。
【００４５】
また、本願発明の課題は、冷却設備モード、加熱ポンプモード、そして調節する乗客空間の供給空気への後続加熱モードで冷却剤回路と冷却水回路を備えた車両の空調システムを作動するための本願発明に係る方法によって解決される。
【００４６】
本願発明のコンセプトによれば、冷却剤回路の中、単に気化器として作動できる  第２冷却剤−空気間熱交換機によって空気の熱が冷却剤に伝えられる。この場合、第２冷却剤−空気間熱交換機の内部で冷却剤の圧力水準は、第２冷却剤−空気間熱交換機の内部で冷却剤の圧力水準が第１冷却剤−空気間熱交換機内部での圧力水準に相当するか、第１冷却剤−空気間熱交換機内部での冷却剤の圧力水準よりも低い方式に設定される。
【００４７】
本願発明の一改善例によれば、冷却剤回路の第１冷却剤−空気間熱交換機、及び第２冷却剤−空気間熱交換機は相互に直列に、又は相互に並列に、冷却剤によって貫流される。
【００４８】
本願発明の望ましい一実施例によれば、冷却水回路の第１冷却水−空気間熱交換機、及び第２冷却水−空気間熱交換機は相互に直列に、又は相互に並列に、冷却水によって貫流される。
【００４９】
望ましくは、空気の流動方向に沿って第２冷却水−空気間熱交換機及びこれに続いて第２冷却剤−空気間熱交換機は空気の作用を受ける。
【発明の効果】
【００５０】
本願発明に係る空調システムの多様なメリットは、次の通りに要約される：
−  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。
【００５１】
本願発明の実施例の他の追加細部事項、及びメリットは、該図面を参照として下記の実施例の説明から示される。図面には、各々、第１及び第２冷却剤−空気間熱交換機を含む冷却剤回路と、第１及び第２冷却水−空気間熱交換機を含む冷却水回路と、冷却剤回路及び冷却水回路を熱的に連結する冷却剤−冷却水間熱交換機を備えた空調システムが示される。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】図１は、従来技術にともなう冷却剤回路と冷却水回路を備えた空調システムを図示する。
【図２】図２は、相互に対して直列で配置された冷却剤−空気間熱交換機を備えた冷却剤回路を図示する。
【図３】図３は、内部熱交換機を備えた図２の冷却剤回路を図示する。
【図４】図４は、相互に対して並列で配置された冷却剤−空気間熱交換機を備えた冷却剤回路を図示する。
【図５】図５は、内部熱交換機を備えた図４の冷却剤回路を図示する。
【図６】図６は、図３の冷却剤回路及び熱を回収するために追加の熱源を連結するための追加熱交換機を備えた冷却水回路を図示する。
【図７】図７は、熱を回収するために追加の熱源を連結するための追加の、特に気化器として作用する熱交換機を備えた図５の冷却剤回路を図示する。
【図８】図８は、図５の冷却剤回路だけでなく、冷却剤−空気間熱交換機の配置が変更された冷却水回路を図示する。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
図２には、冷却剤回路（２ａ）と冷却水回路（３０ａ）を備えた空調システム（１ａ）が図示されている。冷却剤回路（２ａ）は、冷却剤の流動方向に沿って圧縮機（３）、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）、そして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）を含む。また、冷却剤回路（２ａ）は空気の熱を冷却剤に伝達するために気化器として作動する第２冷却剤−空気間熱交換機（９）を具備して形成され、前記第２冷却剤−空気間熱交換機の上流には第２膨張器（８）が位置する。
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。
【００５４】
第２冷却剤−空気間熱交換機（９）と圧縮機（３）との間には、収集器（１１）が配置される。冷却剤の流動方向に沿って圧縮機（３）の手前に、斯くして低圧側に配置された収集器（１１）はアキュムレーターとも呼ばれ、冷却剤液体の分離及び収集に使われる。圧縮機（３）は気体冷却剤を収集器（１１）から吸入する。冷却剤回路（２ａ）は閉ループを為し（ｃｌｏｓｅｄ）ている。
【００５５】
図示されない代案実施例によれば、収集器は冷却剤保存機として冷却剤−冷却水間熱交換機（４）の内部に統合され、斯くして冷却剤の高圧水準に配置される。この場合、低圧水準に配置された収集器（１１）が省略できる。また、冷却剤−冷却水間熱交換機（４）は冷却剤を乾燥するための装置を備えて形成され得る。
【００５６】
冷却剤回路（２ａ）は第１流動経路（１２）以外に、それに加えて第２流動経路（１３）を含み、前記第２流動経路は各々分岐位置（１４）から合流位置（１５）まで延長される。第１流動経路（１２）に対し、特に第２冷却剤−空気間熱交換機（９）に対して、並列に形成された第２流動経路（１３）はバルブ（１６）、特に遮断バルブ（１６）を含んで第２冷却剤−空気間熱交換機（９）を迂回して冷却剤の質量流動（ｍａｓｓ＿ｆｌｏｗ）を導流するためのバイパスとして使われる。
【００５７】
第１流動経路（１２）内には、第２冷却剤−空気間熱交換機（９）と合流位置（１５）間に逆流防止部材（１０）、特にチェックバルブが配置される。前記逆流防止部材（１０）は第２流動経路（１３）を通して冷却剤−空気間熱交換機（９）を迂回して導流される冷却剤の質量流動が冷却剤−空気間熱交換機（９）内に復帰流動することを防止する。
【００５８】
冷却水回路（３０ａ）は冷却水の流動方向に沿って冷却水を循環させるための移送装置（３１）、特にポンプだけでなく、乗客空間への供給空気を加熱するための第１冷却水−空気間熱交換機として加熱熱交換機（３３）を含む。また、加熱熱交換機（３３）は冷却剤−冷却水間熱交換機（４）と連結している。冷却水回路（３０ａ）は閉ループを為している。
【００５９】
結局、冷却剤側から見て凝縮機／気体冷却器として作動する冷却剤−冷却水間熱交換機（４）は冷却水によって冷却される。
【００６０】
また、加熱熱交換機（３３）と冷却剤−冷却水間熱交換機（４）との間に形成された連結ラインには、分岐位置として３方向バルブ（３４ａ）だけでなく、合流位置（３５）が提供されていて、これらの間には空気に熱を伝達するための第２冷却水−空気間熱交換機（３７）を備えた第１流動経路（３６ａ）だけでなく、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）が各々形成される。
【００６１】
第１冷却水−空気間熱交換機（３３）として加熱熱交換機と第２冷却水−空気間熱交換機（３７）は、冷却水が順次貫流できるように相互に直列に配置される。
【００６２】
冷却水回路（３０ａ）の第２冷却水−空気間熱交換機（３７）及び冷却剤回路（２ａ）の気化器として作動する第２冷却剤−空気間熱交換機（９）は、設備モジュール（５２）内でだけでなく車両の既存の設置空間内で、空気の流動方向（５３）に沿って順次作用を受けるように配置される。この場合、車両の前方領域に配置された設備モジュール（５２）は乗客空間から排出した空気、周辺空気、又は乗客空間から排出した空気と周辺空気の混合空気によって貫流できる。結局、空調システム（１ａ）は、乗客空間から排出した空気の潜在的な熱に加えて、同様に周辺からの熱を熱源として使用する。
【００６３】
この場合、空気はまず第２冷却水−空気間熱交換機（３７）を経て、続いて第２冷却剤−空気間熱交換機（９）を経て導流され、結果的にこれらの熱交換機（９、３７）の配置は従来の公示された配置とは異なるが、これは冷却剤−空気間熱交換機（９）の熱伝達面の凍結の危険をさらに減少させる。
【００６４】
また、第２冷却水−空気間熱交換機（３７）に向かって送風する通風機（ｖｅｎｔｉｌａｔｏｒ）は、冷却剤−空気間熱交換機（９）に向かって送風するためにも使われる。
【００６５】
冷却剤回路（２ａ）の冷却剤−空気間熱交換機（６）、及び冷却水回路（３０ａ）の加熱熱交換機（３３）は、空調装置（５０）の内部に配置されて乗客空間への供給空気の流動方向（５１）に沿って順に作用を受けるように配置される。これで、気化器（６）を通じて流動中に冷却及び／又は除湿された、乗客空間への供給空気は必要に応じて、加熱熱交換機（３３）を通じて流動中に加熱できる。まず、第１冷却剤−空気間熱交換機（６）を通じて流動中に調節された空気は、加熱熱交換機（３３）への流入中に図示されない温度バルブ（ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ＿ｌｏｕｖｅｒ、温度調節可能なルーバー）によって制御し得る。
【００６６】
冷却剤−冷却水間熱交換機（４）は冷却剤回路（２ａ）を冷却水回路（３０ａ）と熱的に連結するところに使われる。この場合、冷却剤の熱は冷却水に伝達される。
【００６７】
空調システム（１ａ）は、特に、循環空気による作動中において、即ち熱源として乗客空間から排出された空気による作動中に、外部空気温度値が０℃未満である場合にも、気化器として作動する第２冷却剤−空気間熱交換機（９）の熱伝達面が凍結する恐れなく作動できる。
【００６８】
このような作動を確保するために、空調装置（５０）内に配置された第１冷却剤−空気間熱交換機（６）は、中間水準の圧力下で冷却剤によって作動され、気化器として作動する。この場合、気化器内に流入する空気の除湿中に空気から排出される潜熱（ｌａｔｅｎｔ＿ｈｅａｔ）は、乗客空間への供給空気を希望の排出温度に加熱するために、圧縮機（３）内での圧縮中に冷却剤に供給されるエネルギーと共に使われる。この場合、冷却剤によって吸収された前記熱は冷却水によって冷却された冷却剤−冷却水間熱交換機（４）から冷却水に伝えられ、前記冷却水は吸収された熱を加熱熱交換機（３３）の貫流中に供給空気に放出する。
【００６９】
冷却設備モードで、又は供給空気を除湿するための後続加熱モードで作動する場合、冷却剤によって吸収されて冷却水に伝えられる過剰の熱は、冷却水回路（３０ａ）の第１流動経路（３６ａ）を通じて該冷却水が導流されると共に、車両の前方領域内で低温冷却器とも呼ばれる第２冷却水−空気間熱交換機（３７）から空気中に放出される。冷却水は作動モードとは関係なく循環し、冷却剤−冷却水間熱交換機（４）を貫流中に加熱される。
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。
【００７０】
この場合、専ら熱吸収のために、従って気化器として作動するように構成された第２冷却剤−空気間熱交換機（９）は、低圧水準で冷却剤の作用を受ける。
【００７１】
必要に応じて、即ち、冷却剤回路（２ａ）から乗客空間への供給空気の加熱のために提供されている熱が後続加熱モードでの作動中に充分であって、第２冷却剤−空気間熱交換機（９）で追加の熱吸収が不要な場合、第２冷却剤−空気間熱交換機（９）は冷却剤回路（２ａ）から遮断され、第２流動経路（１３）を通じたバイパスにより迂回される。バルブ（１６）は開放される反面、膨脹バルブとして形成される膨張器（８）は閉鎖される（ｃｌｏｓｅｄ）。
【００７２】
空調システム（１ａ）が加熱ポンプモードで作動する場合、第２冷却剤−空気間熱交換機（９）の上流に位置する膨張器（８）は、冷却剤の流入温度が空気の、特に周辺空気の温度より僅かに低温になるような低圧水準まで冷却剤が膨脹するように制御される。該低圧水準に当たる温度で冷却剤は気化される。
【００７３】
この場合、凝縮機／気体冷却器として作動する第１冷却剤−空気間熱交換機（６）は、中間圧力水準で冷却剤の作用を受け、必要であれば、空調装置（５０）内に流入する乗客空間への空気を予熱できる。冷却水によって作動される加熱熱交換機（３３）を通じる流動中に前記供給空気はさらに加熱される。
【００７４】
供給空気の２段階加熱は、膨脹（圧力開放）とそれに伴う第２冷却剤−空気間熱交換機（９）における気化前の、冷却剤の可能なエンタルピー偏差の増加によって空調システム（１ａ）の作動効率を向上する。
【００７５】
図３には、冷却剤回路（２ｂ）と冷却水回路（３０ａ）を具備した空調システム（１ｂ）が図示されている。冷却剤回路（２ｂ）は図２の空調システム（１ａ）の冷却剤回路（２ａ）とは対照的に、内部熱交換機（７）を備えて形成される。
【００７６】
内部熱交換機（７）は、高圧側において、冷却剤−冷却水間熱交換機（４）と第１冷却剤−空気間熱交換機（６）の第１膨張器（５）との間に形成されるだけでなく、低圧側において合流位置（１５）と収集器（１１）又は圧縮機（３）との間に形成される。
【００７７】
この場合、内部熱交換機（７）は高圧での冷却剤と低圧での冷却剤間における熱伝達のために用いられ、この時、一方には凝縮機／気体冷却器として作動する熱交換機（４）から流動し排出される液体冷却剤が追加に冷却され、他方には気化器として作動する熱交換機（６、９）から排出される冷却剤は圧縮機（３）前に吸入気体として過熱される。
【００７８】
水撃（ｗａｔｅｒ＿ｈａｍｍｅｒ）に対して圧縮機（３）を保護できる点以外に、内部熱交換機（７）を備えた冷却剤回路（２ｂ）の作動によって、規定の（ｓｐｅｃｉｆｉｃ）圧縮機容量が低減できるだけでなく、同時に規定の冷却能力が向上でき、それに伴い空調システム（１ｂ）の作動効率を向上できる。
【００７９】
図４には、冷却剤回路（２ｃ）と冷却水回路（３０ａ）を備えた空調システム（１ｃ）が図示されている。冷却水回路（３０ａ）は図２及び図３に示した空調システム（１ａ、１ｂ）の冷却水回路（３０ａ）と対応して形成されている。空調システム（１ｃ）は冷却剤回路（２ａ、２ｂ）の構成においてのみ空調システム（１ａ、１ｂ）と区別される。
【００８０】
冷却剤回路（２ｂ）は冷却剤の流動方向に沿って圧縮機（３）、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を調節するための第１冷却剤−空気間熱交換機（６）を含む。冷却剤−空気間熱交換機（６）の下流には更に、第３膨張器（具体的には、膨脹バルブ）（２０）が配置されている。第１膨張器（５）、第１冷却剤−空気間熱交換機（６）及び第３膨張器（２０）からなる組み合わせは、分岐位置（１８）から合流位置（１９）まで延長される第２流動経路（１７）の内に配置されている。
【００８１】
また、冷却剤回路（２ｃ）は空気の熱を冷却剤に伝達するために気化器として作動する第２冷却剤−空気間熱交換機（９）を備えて形成され、この熱交換機の上流には第２膨張器（８）が位置する。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）は相互に並列に配置される。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２流動経路（１７）と同様に分岐位置（１８）から合流位置（１９）まで延長される第１流動経路（１２）の内に形成される。冷却剤−空気間熱交換機（９）と合流位置（１９）との間に逆流防止部材（具体的には、チェックバルブ）（１０）を含む第１流動経路（１２）と第２流動経路（１７）は従って並列に進行する。有利に、第２冷却剤−空気間熱交換機（９）は、空気の作用を受けて凝縮機／気体冷却器として作動する、従来の冷却剤−空気間熱交換機の設置空間を含む。
【００８２】
合流位置（１９）と圧縮機（３）間には、再び収集器（１１）が配置されている。図示されない代案実施例によれば、収集器は冷却剤保存機として冷却剤−冷却水間熱交換機（４）の内部に統合され、斯くして冷却剤の高圧水準に配置され、この時、低圧水準に配置された収集器（１１）は省略できる。また、冷却剤−冷却水間熱交換機（４）は冷却剤を乾燥するための装置を備えて形成され得る。
【００８３】
空調システム（１ｃ）が後続加熱モードで作動する場合、必要に応じて、即ち、冷却剤回路（２ｃ）で乗客空間への供給空気を加熱するために提供された熱が充分で第２冷却剤−空気間熱交換機（９）で追加の熱吸収が不要な場合、第２冷却剤−空気間熱交換機（９）は冷却剤回路（２ｃ）から遮断できる。膨脹バルブとして形成された第２膨張器（８）は、空調システム（１ｃ）が冷却設備モードで作動する場合と同じく閉鎖される。
【００８４】
空調システム（１ｃ）が加熱ポンプモードで作動する場合、第２膨張器（８）が開放される一方、第１膨張器（５）は閉鎖され得る。この場合、第１冷却剤−空気間熱交換機（６）は冷却剤の作用を受けない。全体的な冷却剤の質量流動は熱を吸収するために第２冷却剤−空気間熱交換機（９）を通じて導流される。
【００８５】
図５には、冷却剤回路（２ｄ）と冷却水回路（３０ａ）を具備した空調システム（１ｄ）が図示されている。冷却剤回路（２ｄ）は図４の空調システム（１ｃ）の冷却剤回路（２ｃ）とは対照的に、内部熱交換機（７）を備えて形成される。
【００８６】
内部熱交換機（７）は高圧側において冷却剤−冷却水間熱交換機（４）と分岐位置（１８）との間に形成されるだけでなく、低圧側において合流位置（１９）と収集器（１１）、又は圧縮機（３）との間に形成される。
【００８７】
内部熱交換機（７）を備えた冷却剤回路（２ｄ）の形成、及び作動方式については、図３の冷却剤回路（２ｂ）に関する説明が参照される。
【００８８】
図６には、図３の空調システム（１ｂ）の冷却剤回路（２ｂ）だけでなく、冷却水回路（３０ｅ）を備えた空調システム（１ｅ）が図示されている。冷却水回路（３０ｅ）は熱を回収する冷却水用の追加の熱源を組み入れるために追加の熱交換機（３９）を含む。この場合、空調システムは図２に示した冷却剤回路（２ａ）、図４に示した冷却剤回路（２ｃ）、又は図５に示した冷却剤回路（２ｄ）も含み得る。
【００８９】
この場合、熱交換機（３９）は移送装置（３１）と加熱熱交換機（３３）との間に配置され、結果的に熱交換機（３９）から冷却水に伝達される熱は、例えば、乗客空間への供給空気に熱を伝達されるために利用可能である。
【００９０】
空調システム（１ｅ）はハイブリッド駆動部を有する車両、特に内燃エンジンを通じてだけでなく商用電力網を通じて充電できるバッテリーを有する車両、いわゆるプラグイン−ハイブリッド車両、又は、古典的な内燃エンジンを有する車両のためのシステムにおいて有利に活用できる。この場合、熱交換機（３９）は内燃エンジンの冷却、又はバッテリーの冷却、又は電気部品の冷却に使われる。
【００９１】
図７には、冷却剤回路（２ｆ）と冷却水回路（３０ａ）を備えた空調システム（１ｆ）が図示されている。冷却剤回路（２ｆ）は図５の空調システム（１ｄ）の冷却剤回路（２ｄ）とは対照的に、熱を回収する冷却剤のための追加の熱源を組み入れるために、特に気化器として作動する追加の熱交換機（２３）を具備して形成される。この場合、空調システムは図５に示した冷却剤回路（２ｄ）の代わりに図４に示した冷却剤回路（２ｃ）を用いても形成できる。
【００９２】
従って、冷却剤回路（２ｆ）は冷却剤の流動方向に沿って、圧縮機（３）、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を調節するための第１冷却剤−空気間熱交換機（６）とを含む。第１冷却剤−空気間熱交換機（６）の下流には第３膨張器（２０）が配置されている。第１膨張器（５）、第１冷却剤−空気間熱交換機（６）及び第３膨張器（２０）からなる組合わせは、分岐位置（１８）から合流位置（１９）まで延長される第２流動経路（１７）内に配置されている。
【００９３】
また、冷却剤回路（２ｆ）は空気の熱を冷却剤に伝えるために気化器として作動する第２冷却剤−空気間熱交換機（９）を備えて形成され、第２冷却剤−空気間熱交換機（９）の上流には第２膨張器（８）が位置する。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）だけでなく逆流防止部材（１０）は、第２流動経路（１７）と同様に分岐位置（１８）から合流位置（１９）まで延長される第１流動経路（１２）内に形成される。
【００９４】
また、冷却剤回路（２ｆ）は図５の空調システム（１ｄ）の冷却剤回路（２ｄ）とは対照的に、特に冷却水の熱を冷却剤に伝えるために気化器として作動する追加の熱交換機（２３）を含む。望ましくは、冷却剤−冷却水間熱交換機として形成された熱交換機（２３）の上流には第４膨張器（具体的には、膨脹バルブ）（２２）が位置する。例えば、いわゆるバッテリー冷却のためにいわゆるチラー（ｃｈｉｌｌｅｒ、冷却設備）として使われる前記追加の熱交換機（２３）、及び、これに連関する第４膨張器（２２）は第３流動経路（２１）内に形成されるが、この流動経路も実質的に分岐位置（１８）から合流位置（１９）まで延長される。
【００９５】
第１流動経路（１２）、第２流動経路（１７）、及び第３流動経路（２１）、また、これと共に第１冷却剤−空気間熱交換機（６）、第２冷却剤−空気間熱交換機（９）、及び、追加の熱交換機（２３）は各々、相互に並列に配置される。
【００９６】
図８には、図５の空調システム（１ｄ）の冷却剤回路（２ｄ）と冷却水回路（３０ｇ）を備えた空調システム（１ｇ）が図示されている。図２乃至図５、及び図７の空調システム（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｆ）における冷却水回路（３０ａ）に対して、冷却水回路（３０ｇ）は、冷却水−空気間熱交換機（３３、３７）の配置に関して、又は３方向バルブとして形成された分岐位置（３４ｇ）の配置に関して、区別される。この場合、空調システムは図６に示した空調システム（１ｅ）の冷却水回路（３０ｅ）も含み得る。
【００９７】
ここで、３方向バルブ（３４ｇ）は移送装置（３１）と加熱熱交換機（３３）との間に形成された連結ライン内に提供されている反面、合流位置（３５）は加熱熱交換機（３３）と冷却剤−冷却水間熱交換機（４）との間に形成されている。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、加熱熱交換機（３３）は第２流動経路（４０）内に形成されており、該流動経路（３６ｇ、４０）は各々分岐位置（３方向バルブ）（３４ｇ）から合流位置（３５）まで延長される。
【００９８】
従って、第１冷却水−空気間熱交換機（３３）としての加熱熱交換機（３３）、及び第２冷却水−空気間熱交換機（３７）は、相互に並列に冷却水によって貫流できるように配置される。
【００９９】
冷却剤回路（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｆ）及び冷却水回路（３０ａ、３０ｅ、３０ｇ）の構成部品が利用可能であるというメリットがあり、この時、設備モジュール（５２）内部に配置された第２冷却剤−空気間熱交換機（９）は、単に気化器として作動する熱交換機として形成されている。
【０１００】
また、第２冷却剤−空気間熱交換機（９）及び特にバルブ類のみが追加して設計空間の内部に配置されるべきであるので、空調システム（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ）は、顕著な費用増加を要さず既存のアーキテクチャ（基本構成、構造様式）の内に設置できる。
【０１０１】
内部空間気化器とも呼ばれる第１冷却剤−空気間熱交換機（６）を用いて持続的に熱を冷却剤に伝達できるので、従来の空調システムに比べて効率上のメリットを実証し得る。冷却水によって冷却された熱交換機（４）の使用を通じ、冷却水は全ての場合の作動で加熱する。特に、加熱ポンプモード、又は後続加熱モードで作動する場合、例えばバッテリーを冷却するための熱交換機（２３）、内燃エンジンを冷却するための熱交換機（３９）、又は電気抵抗ヒーターにより追加の熱が提供される。この場合、電気抵抗ヒーターは従来公知技術による場合より、さらに小さく設けられるし、さらに少ないエネルギーを消耗し、これで、より低価に製造し作動できる。
【０１０２】
ヨーロッパで８０％の頻度で発生する温和な空調条件下では、空調システム（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ）の作動は、古典的な空調システムより一層効率的である。
【０１０３】
本発明に係る冷却剤回路及び作動モードは、低圧側において液体から気体形態への相転移を経る各々の冷却剤に対して適用可能である。高圧側において媒体が気体冷却／凝縮及び過冷却を通じ吸収された熱をヒートシンクに放出する。冷却剤としては、例えばＲ７４４、Ｒ７１７などのような天然材料、Ｒ２９０、Ｒ６００、Ｒ６００ａなどのような燃焼可能材料、Ｒ１３４ａ、Ｒ１５２ａ、ＨＦＯ−１２３４ｙｆのような化学材料だけでなく、多様な冷却剤の混合物が使用できる。
【０１０４】
第２冷却剤−空気間熱交換機（９）は、特に、気化器として作動する場合、望ましくは、液体冷却剤から気体冷却剤を分離するための、図示されない統合した装置だけでなく、液体冷却剤のための気化器領域、及び気体冷却剤のための過流（ｏｖｅｒｆｌｏｗ）領域を備えて形成される。
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。
【０１０５】
活性領域は空気の作用を受け、この時、空気の熱が冷却剤に伝達される。非活性領域は望ましくは空気の作用を受けず、結果的に非活性領域内部では熱が伝達されない。
【０１０６】
冷却剤側では、液体冷却剤から気体冷却剤を分離するための装置内で分離された液体冷却剤は冷却剤−空気間熱交換機（９）の活性領域を貫流して熱を吸収しながら気化される。分離された気体冷却剤は冷却剤−空気間熱交換機（９）の非活性領域を通じて導流され、斯くして熱を吸収すること無く冷却剤−空気間熱交換機（９）を貫流する。
【０１０７】
冷却剤−空気間熱交換機（９）は相互に並列に配置されたパイプ（ｐｉｐｅ、以下、チューブともいう）部材によって相互に連結している第１及び第２収集チューブを含む。この場合、液体冷却剤から気体冷却剤を分離するための装置は、例えば１つの収集チューブの内部に、又は、２つの収集チューブの間にこれら２つの収集チューブを相互に連結するように配置される。この場合、冷却剤の２つの相は機械的に相互分離し、この時、このような機械的な分離は駆動力としての慣性力に基づくが、この駆動力は、冷却剤の２相間の十分に大きい密度差を必要とする。
【符号の説明】
【０１０８】
１ａ〜１ｇ、１’      空調システム
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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