(57)【要約】  コンプレッサ(3)と、冷凍サイクル(5)と、コンデンサ(7)と、エバポレータ(9)と、前記冷凍サイクル(5)のコンデンサ(7)とエバポレータ(9)との間に配置されるエキスパンションバルブ(37)とを有している、車両用、特に自動車用の冷暖房装置(1)が提案される。前記冷暖房装置(1)は、前記コンデンサ(7)又は前記エバポレータ(9)が、室内用熱交換器(19)又は外気用熱交換器(27)と協働する液体クーラント回路(13,23)に結合されていること、又は前記コンデンサ(7)及び前記エバポレータ(9)がそれぞれ一つの専用液体クーラント冷却回路(13,23)に結合されていること(ただし、前記各液体クーラント回路(13,23)の内の一方が前記室内用熱交換器(19)と協働し、他方の液体クーラント回路(13,23)が前記外気用熱交換器(27)と協働する)を特徴とする。【選択図】図３
2013536118.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンプレッサ(3)と、冷凍サイクル(5)と、コンデンサ(7)と、エバポレータ(9)と、前記冷凍サイクル(5)のコンデンサ(7)とエバポレータ(9)との間に配置されるエキスパンションバルブ(37)とを有している、車両用、特に自動車用の冷暖房装置(1)において、
−前記コンデンサ(7)又は前記エバポレータ(9)が、室内用熱交換器(19)又は外気用熱交換器(27)と協働する液体クーラント回路(13,23)に結合されていること、又は、
−前記コンデンサ(7)及び前記エバポレータが、それぞれ専用の液体クーラント回路(13,23)に結合されていること、またその際には、
−前記各液体クーラント回路(13,23)の内の一方が前記室内用熱交換器(19)と協働し、他方の液体クーラント回路(23,13)が前記外気用熱交換器(27)と協働すること
を特徴とする、冷暖房装置。
【請求項２】
前記冷凍サイクル(5)が、前記コンデンサ(7)から前記エキスパンションバルブ(37)に向かって流れる冷媒から、前記エバポレータ(9)から前記コンプレッサ(3)に向かって流れる冷媒に熱を伝達する内部熱交換器(43)を含むことを特徴とする、請求項１に記載の冷暖房装置。
【請求項３】
前記冷凍サイクル(5)にリザーバ(41)が組み込まれていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の冷暖房装置。
【請求項４】
−前記コンデンサ(7)及び前記エバポレータ(9)が専用の液体クーラント回路(13,23)を有する場合、
−暖房運転中は前記コンデンサ(7)の液体クーラント回路(13)が前記室内用熱交換器(19)と協働して、前記エバポレータ(9)の液体クーラント回路(23)が前記外気用熱交換器(27)と協働すること、及び、
−冷房運転中は前記コンデンサ(7)の液体クーラント回路(23)が前記外気用熱交換器(27)と協働して、前記エバポレータ(9)の液体クーラント回路が前記室内用熱交換器(19)と協働すること
を特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の冷暖房装置。
【請求項５】
−前記コンデンサ(7)の液体クーラント回路(13,23)が、液体クーラントを運転モードに応じて前記室内用熱交換器(19)又は前記外気用熱交換器(27)に供給する少なくとも二つの切換え弁(47,49,51,53)と協働すること、及び、
−前記エバポレータ(9)の液体クーラント回路が、液体クーラントを運転モードに応じて前記外気用熱交換器(27)又は前記室内用熱交換器(19)に供給する少なくとも二つの切換え弁(47,49,51,53)と協働すること
を特徴とする、請求項４に記載の冷暖房装置。
【請求項６】
前記コンプレッサ(3)が、前記外気用熱交換器(27)と協働する液体クーラント回路(23)の内部に、その運転熱を放出可能であるように組み込まれていることを特徴とする、請求項４又は５に記載の冷暖房装置。
【請求項７】
前記コンデンサ(7)の液体クーラント回路(13)と前記エバポレータ(9)の液体クーラント回路(23)との間に、それを介することで暖房運転中に前記コンデンサ(7)の液体クーラント回路(13)から前記エバポレータ(9)の内部に熱を導入することが可能である一つの弁(63)が備えられていることを特徴とする、請求項４から６のいずれか一項に記載の冷暖房装置。
【請求項８】
前記弁(63)が、逆止弁として、電気的に動作制御される弁、又はサーモスタット式に動作制御される弁として構成されていることを特徴とする、請求項７に記載の冷暖房装置。
【請求項９】
前記コンデンサ(7)の液体クーラント回路(13,23)と前記エバポレータ(9)の液体クーラント回路(23,13)との間に、前記両液体クーラント回路(13,23)の内の一方から高温の液体クーラントの供給を受ける、及び/又は他方の液体クーラント回路(23,13)から低温の液体クーラントの供給を受ける、一つの混合弁(65)が備えられており、それにより前記混合弁(65)から調温後の液体クーラントが、これを使用する装置、好ましくはアキュムレータ(69)に提供されることを特徴とする、請求項４から８のいずれか一項に記載の冷暖房装置。
【請求項１０】
前記少なくとも二つの切換え弁(47,49,51,53)及び前記各ポンプ(15,25)が、モジュラユニットとして一つのクーラントブロック(KuMB)に統合可能であることを特徴とする、請求項４から９のいずれか一項に記載の冷暖房装置。
【請求項１１】
前記コンプレッサ(3)、前記コンデンサ(7)、及び前記エバポレータ(9)が、モジュラユニットとして一つの冷媒ブロック(KaMB)に統合可能であることを特徴とする、請求項４から１０のいずれか一項に記載の冷暖房装置。
【請求項１２】
前記クーラントブロック(KuMB)及び前記冷媒ブロック(KaMB)が、唯一の総合モジュラユニットに統合可能であることを特徴とする、請求項１１に記載の冷暖房装置。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか一項に記載の冷暖房装置用の冷暖房モジュールであって、
−コンデンサ(7)のクーラント入口に流体接続されている第一の入口(70)と、
−第一の出口(73)と
を有しており、またその際には、
−第一の部分液体クーラント回路(77)が形成されるように、前記第一の入口(70)が前記第一の出口(73)に流体接続されており、更に、
−第二の入口(71)、並びに、
−エバポレータ(9)のクーラント出口に流体接続されている第二の出口(75)
を有しており、またその際には、
−第二の部分液体クーラント回路(79)が形成されるように、前記第二の入口(71)が前記第二の出口(75)に流体接続されており、更にそれ以外にも、
−コンプレッサ(3)
を有している、冷暖房モジュールにおいて、
前記コンプレッサ(3)が選択的に前記第一の部分液体クーラント回路(77)又は前記第二の部分液体クーラント回路(79)に帰属できるようにするために利用される弁機構(81)を特徴とする、冷暖房モジュール。
【請求項１４】
前記弁機構(81)により、前記コンプレッサ(3)が選択的に、
−そのクーラント入口により前記第二の入口(71)と連通可能であるとともに、そのクーラント出口により前記エバポレータ(9)のクーラント入口と連通可能であり、又は、
−そのクーラント入口により前記コンデンサ(7)のクーラント出口と連通可能であるとともに、そのクーラント出口により前記第一の出口(73)と連通可能であること
を特徴とする、請求項１３に記載の冷暖房モジュール。
【請求項１５】
前記弁機構(81)により、選択的に、
−前記コンデンサ(7)のクーラント出口が前記第一の出口(73)と、又は、
−前記第二の入口(71)が前記エバポレータ(9)のクーラント入口と連通可能であること
を特徴とする、請求項１３又は１４のいずれか一項に記載の冷暖房モジュール。
【請求項１６】
前記弁機構(81)が、それを介することで好ましくは前記コンプレッサ(3)のクーラント入口を前記第二の入口(71)又は前記コンデンサ(7)のクーラント出口と連通可能であるとともに、前記コンプレッサ(3)のクーラント出口を前記エバポレータ(9)のクーラント入口又は前記第一の出口(73)と連通可能である、モータ制御式であると好ましい二つの切換え弁(83,85)を含むことを特徴とする、請求項１３から１５のいずれか一項に記載の冷暖房モジュール。
【請求項１７】
前記弁機構(81)が、それを介することで好ましくは前記第二の入口(71)を前記エバポレータ(9)のクーラント入口と連通可能であるか、又は前記コンデンサ(7)のクーラント出口を前記第一の出口(73)と連通可能である一つの弁装置(91)を含むことを特徴とする、請求項１３から１６のいずれか一項に記載の冷暖房モジュール。
【請求項１８】
前記弁装置(91)が、逆方向に位置を調節可能な二つのバルブアクチュエータ(95,97)を有するモータバルブ(93)として構成されていることを特徴とする、請求項１７に記載の冷暖房モジュール。
【請求項１９】
前記弁装置(91)が二つの温度制御式の弁(101,103)を含むことを特徴とする、請求項１７に記載の冷暖房モジュール。
【請求項２０】
請求項１３から19のいずれか一項に記載の冷暖房モジュール(68)を特徴とする、請求項１から１２のいずれか一項に記載の冷暖房装置。
【請求項２１】
−前記冷暖房モジュールの前記第一の入口(70)を前記外気用熱交換器(27)又は前記室内用熱交換器(19)のクーラント出口と連通可能であり、
−前記第二の入口(71)を前記室内用熱交換器(19)又は前記外気用熱交換器(27)のクーラント出口と連通可能であり、
−前記第一の出口(73)を前記外気用熱交換器(27)又は前記室内用熱交換器(19)のクーラント入口と連通可能であり、更に、
−前記第二の出口(75)を前記室内用熱交換器(19)又は前記外気用熱交換器(27)のクーラント入口と連通可能である、
少なくとも一つの弁機構を特徴とする、請求項２０に記載の冷暖房装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部に記載の冷暖房装置、並びに請求項１３の前提部に記載の冷暖房モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の冷暖房装置は既に知られている。この装置は、冷凍サイクル内の冷媒を圧縮するコンプレッサを有する以外にも、圧縮され、またそれに伴い加熱された冷媒を冷却するために利用されるコンデンサを有している。それ以外にもこの装置は、エバポレータと、冷凍サイクルのコンデンサとエバポレータとの間に組み込まれるエキスパンションバルブとを有している。膨張された冷媒はエバポレータの内部で気化されるが、そこで冷熱が使用に供されることになる。
【０００３】
従来の冷暖房装置では、コンデンサが気流により冷却される。エバポレータの内部で供給された冷熱を利用したり、エバポレータの内部に存在している冷媒を加熱したりするために、エバポレータにも同様に気流が当てられる。
【０００４】
コンデンサの内部の熱交換も、またエバポレータの内部の熱交換も、不十分なものであるために、空気が貫流する比較的大きな面積を使用に供する必要があることが判明している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って本発明の課題は、極めてコンパクトな構造を可能とする、ここに論じられる種類の装置を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題を解決するために、請求項１に記載の各特徴を含む上述の種類の冷暖房装置が提案される。ここに論じられる種類の冷暖房装置は、コンデンサ又はエバポレータが、室内用熱交換器又は外気用熱交換器と協働する液体クーラント回路に結合されていることを特徴としている。コンデンサ又はエバポレータに結合されたこの液体クーラント回路により、非常に効率的な熱交換を実現することができるために、使用に供される伝熱面積を、公知の熱交換器に対して格段とコンパクトに構成することが可能となる。
【０００７】
この冷暖房装置は、他にも選択的に、コンデンサもまたエバポレータもそれぞれ専用の別体の液体クーラント回路に結合されていること（ただし、これらの液体クーラント回路の内の一方が室内用熱交換器と協働し、他方の液体クーラント回路が外気用熱交換器と協働する）を特徴としている。冷暖房装置のこの実施形態においても、コンデンサの内部エバポレータの内部の熱エネルギーが極めて効率的に液体クーラントに伝達されることを保証している。
【０００８】
好ましいのは、コンデンサからエキスパンションバルブに向かって流れる冷媒から、エバポレータからコンプレッサに向かって流れる冷媒に熱を伝達する内部熱交換器が冷凍サイクルに含まれている、冷暖房装置の一実施例である。それにより冷凍サイクルの効率を向上することができる。
【０００９】
冷暖房装置の更にもう一つの好ましい実施例においては、冷媒の必要量の差を、特に運転点に従属して補償できるようにするリザーバが冷凍サイクルに組み込まれている。
【００１０】
非常に好ましい一実施例は、コンデンサとエバポレータが専用の液体クーラント回路をそれぞれ一つずつ有している場合、暖房運転中はコンデンサのクーラント回路が室内用熱交換器と協働して、エバポレータの液体クーラント回路が外気用熱交換器と協働することを特徴としている。冷房運転中はコンデンサの液体クーラント回路が外気用熱交換器に結合されており、エバポレータの液体クーラント回路が室内用熱交換器に結合される。それにより装置の既存要素を極めて効率的に利用することができるために、装置は非常にコンパクトなものとなる。
【００１１】
冷暖房装置の更にもう一つの実施例は、コンデンサの液体クーラント回路が、運転モードに応じて液体クーラントを室内用熱交換器又は外気用熱交換器に供給するようになっている、少なくとも二つの切換え弁と協働すること、及びエバポレータの液体クーラント回路が、運転モードに応じて液体クーラントを外気用熱交換器又は室内用熱交換器に供給するようになっている、少なくとも二つの切換え弁と協働することを特徴としている。
【００１２】
好ましいのは更にそれ以外にも、外気用熱交換器と協働する液体クーラント回路にコンプレッサが組み込まれていることを特徴とする一実施例であるが、それによりコンプレッサの運転中に発生する熱が放出可能であり、場合によっては暖房運転において装置の効率が向上する。
【００１３】
更に、コンデンサの液体クーラント回路とエバポレータの液体クーラント回路との間に、暖房運転中にコンデンサの液体クーラント回路からエバポレータの内部に熱を導入できるようにするために利用される一つの弁が備えられていることを特徴とする一実施例が好ましい。それによりこの運転モードにおいては装置の効率が向上する。
【００１４】
冷暖房装置の好ましい一実施例においては、この弁を、逆止弁、又は電気式若しくはサーモスタット式の弁として構成することが企図されている。
【００１５】
最後に好ましいのは、コンデンサの液体クーラント回路とエバポレータの液体クーラント回路との間に、両方の液体クーラント回路の内の一方から高温の液体クーラントの供給を受ける、及び/又は他方の液体クーラント回路から低温の液体クーラントの供給を受ける一つの混合弁が備えられていることを特徴としている、冷暖房装置の一実施例である。それにより、この混合弁から取り出すことができる液体クーラントは、それを使用する装置、例えばアキュムレータの調温のために、使用に供されることになる。
【００１６】
本発明は他にも、可能な限りコンパクトである、最小限の弁と、特に、周辺機器、特に車両周辺機器に接続するための最小限の接続ポートとを有している、冷暖房装置用の冷暖房モジュールを得ることを課題としている。
【００１７】
この課題は、請求項１３の各特徴を具備した冷暖房モジュールを得ることにより解決される。このモジュールは、コンデンサのクーラント入口に流体接続されている第一の入口を有している。このモジュールは他にも第一の出口を有している。第一の入口は、第一の出口に流体接続されており、それにより第一の部分液体クーラント回路が形成される。このモジュールはそれ以外にも第二の入口と第二の出口とを有しているが、そこではこの第二の出口がエバポレータのクーラント出口に流体接続されている。第二の入口は第二の出口と流体接続されており、それにより第二の部分液体クーラント回路が形成される。モジュールはそれ以外にもコンプレッサを有している。このモジュールは、コンプレッサが選択的に第一又は第二の部分液体クーラント回路に帰属できるようにするために利用される弁機構を特徴としている。これに当該する弁機構は、少数の弁を備えれば済むようになっている。この弁機構がモジュールに含まれることにより、モジュールは周辺機器に接続するための接続ポートを四つだけ、具体的には第一及び第二の入口、並びに第一及び第二の出口を有する。従ってモジュールは、非常にコンパクトであると同時にシンプルな構成となっている。この周辺機器には特に、この冷暖房モジュールの用途として指定されている冷暖房装置の室内用熱交換器及び外気用熱交換器が含まれているために、このモジュールが周辺機器に、特に車両に組み込まれた状態にあるときには、完全な液体クーラント回路が実現されることになる。
【００１８】
好ましいのは、この弁機構によって選択的に第二の入口をエバポレータのクーラント入口と連通可能であるか、又はコンデンサのクーラント出口を第一の出口と連通可能である、冷暖房モジュールである。それにより冷暖房装置の運転に不可欠な機能性を冷暖房モジュールが持ち合わせていること保証している。
【００１９】
他にも好ましいのは、弁機構が二つの好ましくはモータ制御式の切換え弁を有している冷暖房モジュールである。特に好ましいことに、これらの切換え弁により、コンプレッサのクーラント入口を第二の入口と、又はコンデンサのクーラント出口と連通することができる。それと同時に好ましいことに、コンプレッサのクーラント出口を、エバポレータのクーラント入口又は第一出口と連通することができる。それにより冷暖房モジュールに含まれる弁の数を最小限に抑えることができる。
【００２０】
好ましいのは他にも、弁機構に一つの弁装置が含まれている冷暖房モジュールである。この弁装置により、好ましくは、第二の入口をエバポレータのクーラント入口と、又はコンデンサのクーラント出口を第一の出口と、連通できるようになっている。特に好ましいことには、この二通りの連通状態を、交互に切り換えることができる。
【００２１】
好ましいのは、この弁装置が、逆方向に位置を調節可能な二つのバルブアクチュエータを有するモータバルブとして構成されている、冷暖房モジュールである。それにより弁機構には、好ましくは合計で三つのモータバルブ、具体的には二つのモータ制御式切換え弁と、逆方向に位置を調節可能な二つのバルブアクチュエータを有する一つのモータバルブとが含まれている。この場合は、冷暖房モジュールに含まれる弁が特に少数であることが明らかである。
【００２２】
最後に、この弁装置が二つの温度制御式の弁を含む、冷暖房モジュールも好ましい。その場合弁機構には、好ましくは、全部で二つのモータ制御式切換え弁と二つの温度制御式弁が含まれている。即ち、この場合も、冷暖房モジュールの内部に備えられる弁はごく少数となる。冷暖房モジュールは極めてコンパクトである上に、接続ポートもまたごく少数となっている。場合により冷暖房装置の運転に不可欠なそれ以外の弁の設置場所は、周辺機器に移動されている。それにより、周辺機器側で補助機能を追加することで拡張することができる、非常にコンパクトな冷暖房モジュールを提供することが可能となる。
【００２３】
その他の有利な形態は、従属クレームから明らかにされる。
【００２４】
以下では本発明を図面に基づき詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】暖房運転中の冷暖房装置の原理図である。
【図２】冷房運転中の冷暖房装置の原理図である。
【図３】冷暖房装置の個々の要素の回路構成を示す、冷暖房装置の原理図である。
【図４】冷暖房モジュールの一実施例の原理図である。
【図５】冷暖房モジュールの第二の実施例の原理図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１から、コンプレッサ3、冷凍サイクル5、コンデンサ7、更にはエバポレータ9が備えられた冷暖房装置1を見てとることができる。この冷凍サイクルの内部では、冷媒がコンプレッサ3の内部で圧縮されて、ライン11を通りコンデンサ7に供給される。ここで圧縮により発生した熱を放出することができる。そのためにコンデンサは第一の液体クーラント回路13に結合されており、冷媒の熱はこの回路に放出される。この第一の液体クーラント回路は、矢印17で示すように液体クーラントを循環させる一つのポンプ15を有している。このポンプ15には、液体クーラントがその内部を貫流する室内用熱交換器19が後置されている。液体クーラントの熱は、この室内用熱交換器を利用して車室内に取り込まれることになるが、その際にはこの熱交換器を通過する気流をもたらすブロア21が備えられていると好ましい。
【００２７】
室内用熱交換器19から出た媒体は、液体クーラント回路13を通りコンデンサに戻されるが、それにより、圧縮された冷媒から圧縮の結果として生じた熱を放出するために、この媒体を利用できるようになっている。
【００２８】
他にも図１からは、エバポレータ9に対して第二の液体クーラント回路23が配置されていることを見てとることができ、この第二の液体クーラント回路23は、ポンプ25を含む以外にも、このポンプ25に後置される、好ましくはブロア29により発生する気流が貫流する外気用熱交換器27を含む。この第二の液体クーラント回路23の内部に存在する液体クーラントは、外気用熱交換器からライン31を通りコンプレッサ3に到達する。この液体クーラントは、コンプレッサの運転熱を取り出して、ライン33を介してコンプレッサ9に供給するために利用される。暖房運転中にはコンプレッサ3の廃熱が冷凍サイクルに入熱されるが、それによりコンプレッサ3は有用な熱源として作用することになる。
【００２９】
コンデンサ7から流れ出る冷媒は、ライン35を通りエキスパンションバルブ37に到達する。コンプレッサにより圧縮されたこの媒体は、このエキスパンションバルブ37の下流側に位置するライン領域の内部で膨張して、著しく冷却された状態でエバポレータ9の内部に到達する。この低温の膨張された冷媒は、再びコンプレッサに供給される前に、外気用熱交換器27を利用して得たエネルギーと、運転中に放出されるコンプレッサの廃熱とにより加熱される。
【００３０】
エバポレータ9からコンプレッサ3へと導くライン39には、冷凍サイクル5内の冷媒の流量調整タンクとして利用されるリザーバ41が備えられていると好ましい。
【００３１】
コンデンサ7からエバポレータ9に向かって流れる冷媒を冷却するために、内部熱交換器43を備えてもよく、一方ではエバポレータに向かって流れる媒体が、他方ではコンプレッサに向かって流れる媒体が、この内部熱交換器43を貫流する。ここでは、冷凍サイクルの効率を向上するための伝熱が企図されている。
【００３２】
即ち図１からは次のことが明らかである。
【００３３】
そこに備えられるのは、コンプレッサ3、コンデンサ7、及びエバポレータ9を擁する、広く一般に使用される冷凍サイクル5である。コンデンサ7の内部の熱を特に効率的に放出できるようにするために、液体クーラントがこのコンデンサを貫流する。これは、エバポレータについても同様である。外気用熱交換器27のエネルギーと、コンプレッサ3の廃熱とを吸収することができる液体クーラントがエバポレータ9を貫流するために、ここでも特に効率的な熱交換が達成される。
【００３４】
コンデンサ7及びエバポレータ9が液体クーラントと協働することによって、即ち極めて効率的に熱交換が行われることによって、必要な熱交換面積がかなり小さくなるために、これらの構成要素を非常にコンパクトに構成することができる。
【００３５】
その結果、冷暖房装置1をかなり小型に構成することが可能であると同時に、個々の構成部品は比較的安価なものとなる。
【００３６】
図２には、別の運転状態にあるときの、即ち冷房運転中の冷暖房装置が示されている。
【００３７】
同じ部品及び機能が同等である部品には同じ符号が付されているために、これらについては上述の図１に関する説明を参照されたい。
【００３８】
図２から明らかであるように、冷凍サイクル5は図１と全く同一に構成されている。即ちこの冷凍サイクル5は、コンプレッサ3、コンデンサ7、エバポレータ9、リザーバ41、及び好ましくは内部熱交換器43を含む。冷媒はコンプレッサ3により圧縮されてライン11を通りコンデンサ7に送られ、そこで圧縮により発生した熱を放出できる。圧縮された冷媒は、内部熱交換器43を通過してエキスパンションバルブ37を通りエバポレータ9に到達するが、そこでは冷媒の温度がコンデンサ7の内部にあったときの温度よりも格段と低くなっている。この冷却された冷媒は、エバポレータ9からライン33、リザーバ41、及び内部熱交換器43を通りコンプレッサ3に到達するが、それにより冷凍サイクル5が閉鎖されている。
【００３９】
液体クーラントが、コンデンサ7を矢印17の向きに貫流して、コンプレッサ3の廃熱を吸収して、ポンプ15により送り出されて、ここでは外気用熱交換器27に到達する。コンプレッサ3の運転熱、即ち廃熱は、この外気用熱交換器27を利用して放出されることによって、冷凍サイクル5には到達しないようになっている。この熱を放出することによって、冷却プロセスに支障を来さないことを保証している。他にも外気用熱交換器27には、第二の液体クーラント回路23を介して、コンデンサ7から液体クーラントに伝達されたエネルギーも供給される。このエネルギーも、コンプレッサ3の廃熱と同様に、環境に放出される。そのために、外気用熱交換器27を通して気流を狙い通りに運搬するブロア29が使用されると好ましい。図２から、この第二の液体クーラント回路23が、冷暖房装置の冷房運転中はコンデンサ7に結合されており、エバポレータ9には最早結合されていないことをはっきりと確認することができる。即ち第二の液体クーラント回路23の帰属先は、ここでは図１に示される暖房運転中とは異なっている。
【００４０】
これに対応して第一の液体クーラント回路13は冷房運転中にはエバポレータ9に結合されており、その結果第一の液体クーラント回路13の内部に存在する媒体は、エバポレータ9を矢印17の向きに通り抜けて運搬されるが、ここではポンプ25がこのクーラントの輸送をもたらす。
【００４１】
冷房運転中もエバポレータ9を貫流する低温のクーラントが加熱されることになる。そのためには第一の液体クーラント回路13により、内部熱交換器19を利用して、エネルギーが伝達される。好ましくはブロア21により一段と強化され得る気流がこの内部熱交換器19を貫流すると好ましい。
【００４２】
決定的に重要であるのは、図２に示される冷暖房装置が、冷房運転中であれ暖房運転中であれ、特に有利であるということだが、それというのも、液体クーラントから液体クーラントへと熱が伝達される場合は、僅かな取付け空間で大量の熱を伝達可能であることから、コンデンサ7及びエバポレータ9を液体クーラントが貫流することで、特に良好な熱輸送が保証されるためである。
【００４３】
図１を図２と見比べると、図１及び２に示される冷暖房装置の基本構造は同じままであること、並びに構成部品の点数にも変わりがないことが明らかである。暖房運転中と冷房運転中とでは、液体クーラント回路の結合方式を入れ替えることだけが必要である。
【００４４】
液体クーラント回路のこの切換えがどのように実現されるかは、図３から明らかである。ここでも同じ要素及び機能が同等である要素には同じ符号が付されているために、これらについては図１及び２に関する説明を参照されたい。
【００４５】
図３には、コンプレッサ3、コンデンサ7、及びエバポレータ9が示されている。他にも第一の液体クーラント回路13、並びに第二の液体クーラント回路23を確認することができる。図３では見易くするために、図１及び２に示されるような冷凍サイクル5は図示されていない。しかしこの冷凍サイクルは、上記で説明したものと全く同一に構成されている。コンデンサ7の内部の矢印45及びエバポレータ9の内部の矢印45'は、これらの構成部品を、冷媒が、好ましくは液体クーラントに対して向流で貫流することを示唆したものである。
【００４６】
図３には他にも室内用熱交換器19、並びに外気用熱交換器27が示されているが、これらは、特に室内用熱交換器19の場合はブロア21により、外気用熱交換器27の場合はブロア29によりもたらされると好ましい気流の作用を受ける。外気用熱交換器27との関連で備えられるブロア29は、別の方法で気流が生み出されるのであれば、場合によっては省略されてもかまわない。
【００４７】
それ以外にも図３からは、室内用熱交換器19に対して配置されるポンプ15、及び外気用熱交換器27に対して配置されるポンプ25が明らかであるが、これらは両方の熱交換器19及び27を通る液体クーラントの循環流を保証するために利用されるものである。
【００４８】
図１及び２に基づき、第一の液体クーラント回路13及び第二の液体クーラント回路23が、運転状態に応じて、コンデンサ7又はエバポレータ9のいずれか一方に帰属することを一般的に示した。この図３では、切換え弁に基づき、そのような切換えが好ましくはどのようにして実現されるかを解説する。
【００４９】
図３からは、いずれも接続ポートを三つずつ有している四つの切換え弁47、49、51及び53を見てとることができる。第一の接続ポートには符号Hが付され、第二の接続ポートには符号Kが付されている。第三の接続ポートには、符号が付されていない。これらのアルファベットにより、暖房運転中には接続ポートHと符号が付されていない接続ポート間が導通されることが示唆されている。接続ポートKは遮断される。同様に冷暖房装置1の冷房運転中には、それぞれの切換え弁47、49、51及び53の内部で接続ポートKと符合が付されていない接続ポート間が導通される一方で、符号Hが付された接続ポートが遮断される。
【００５０】
即ち図１に示される冷暖房装置1の暖房運転中には、全ての切換え弁の接続ポートKが遮断されている。第一の切換え弁47は、接続ポートHを介して、更には結節点aとライン55とを介してコンプレッサ3に連通されることで、その運転熱が取り出されて、結節点b、逆止弁57、及び結節点cを経由してエバポレータ9に供給されるようにしている。このエバポレータ9は、結節点dへと導くライン、及び切換え弁53の接続ポートH、並びにポンプ25を介して、外気用熱交換器27に連通されている。
【００５１】
液体クーラントは、この外気用熱交換器27からタンク59内に到達し、そこから切換え弁47の符号が付されていない接続ポートを通り、その接続ポートHに戻される。
【００５２】
即ち暖房運転中には、図１に示される第二の液体クーラント回路23が実現される。即ち液体クーラントは、この、コンプレッサ3を巡る回路においては、そこから廃熱を吸収した後、エバポレータ9を通り、そこから切換え弁53の接続ポートHを通り外気用熱交換器27に流れて、そこから切換え弁47に還流する。
【００５３】
それ以外にもこの暖房運転中には、図１から明らかな第一の液体クーラント回路13も実現される。即ち液体クーラントは、暖房運転中には切換え弁49の接続ポートHから結節点eに到達する。しかし切換え弁47の接続ポートKが遮断されているために、液体クーラントは切換え弁47を通り流れることはできない。液体クーラントはむしろコンデンサ7に到達して、これを矢印17の向きに貫流する。液体クーラントはこれを通り抜けて結節点fに到達し、そこから結節点gに到達し、ここから切換え弁51の接続ポートHに到達する。液体クーラントは切換え弁51の符号が付されていない接続ポートを通りポンプ15に到達し、そこから室内用熱交換器19に、更にはタンク61に到達して、その後このタンク61を出て、切換え弁49の符号が付されていない接続ポートから切換え弁49を通り抜けてその接続ポートHへと到達する。即ちここでも、図１の第一の液体クーラント回路13に当該する閉じた回路がもたらされる。
【００５４】
以下では図２に基づき解説した冷房運転に言及するが、その冷房運転時には、図３によると、切換え弁47、49、51及び53の全ての接続ポートHが遮断されていると同時に、全ての接続ポートKが開放されており、各弁の符号が付されていない接続ポートへの連通を形成する。
【００５５】
即ちこの冷却運転中には、液体クーラントが、切換え弁47の接続ポートKを通り結節点eに到達し、そこから矢印17に従ってコンデンサ7を通り抜けて結節点fに到達する。この結節点fから、この媒体は、結節点gを通った後には切換え弁51の閉じている接続ポートHに突き当たるために、それ以上はこの切換え弁51を通り流れることができない。むしろこの液体クーラントは、結節点fを通り、ここでは逆止弁として構成されている弁63を通り、結節点aに到達する。即ちこの逆止弁63は、液体クーラントが結節点fから結節点aに向かって流れるときには開弁する。しかしながら、それとは逆向きの結節点aから結節点fに至る流れは、この逆止弁63により阻止される。
【００５６】
結節点aに送られた液体クーラントは、それ以上は切換え弁47の遮断されている接続ポートHを通り流れることができない。このため液体クーラントは、ライン55を通りコンプレッサ3に向かって流れ、そこでその運転熱を吸収した後、更に結節点bに向かって流れる。エバポレータ9に向かう貫流は、結節点cの高い内圧のために逆止弁57により阻止される。従って液体クーラントは、結節点bから切換え弁53の接続ポートKを通り、その符号が付されていない接続ポートに到達し、ポンプ25及び外気用熱交換器27を通りタンク59に到達する。タンク59は切換え弁47の符号が付されていない接続ポートに接続されているために、液体クーラントはタンク59から切換え弁47の接続ポートKに到達できるようになっており、この、冷房運転中にもたらされる液体クーラント回路が閉鎖している。それにより図２に示される第二の液体クーラント回路23を実現している。
【００５７】
この冷却運転中には、液体クーラントが切換え弁49の接続ポートKから結節点cに到達し、そこから、逆止弁57が閉じているために、矢印17'に従ってエバポレータ9を通り抜けて結節点dに到達する。液体クーラントはそこから更に切換え弁51の接続ポートKに向かって流れ、その符号が付されていない接続ポートとポンプ15を通り室内用熱交換器19に流れる。液体クーラントはそこから更にタンク61に向かって流れ、それに伴い、切換え弁49の符号が付されていない接続ポートに到達する。それにより、冷房運転のために図２に示される第一の液体クーラント回路13が実現されることになる。
【００５８】
逆止弁63は、暖房運転中には狙い通りの漏れ流量が実現されるように構成されていると好ましい。換言すれば結節点fに到達する液体クーラントは、適切な漏れ流量で逆止弁63を通り結節点aに到達して、そこからコンプレッサ3を通り結節点bに到達できる。この場合、即ち意図的に漏れ流量をもたらした場合は、液体媒体が逆止弁57を通り結節点cに到達し、そこからエバポレータ9に到達することになり、それにより、コンプレッサ3の廃熱だけではなく、コンデンサ7から得られる付加的なエネルギーがエバポレータ9の内部に供給されることになる。これは特に冬季の暖房運転時の加熱段階において有意である。それにより第一の液体クーラント回路13と第二の液体クーラント回路23間の連通状態が狙い通りにもたらされる。
【００５９】
逆止弁63は、意図的にそのような動作制御が所望される場合には、電気式又はサーモスタット式の弁として構成されていてもかまわない。
【００６０】
上述の図３に関する解説及び切換え弁47、49、51及び53の作動方式の説明から明らかであるように、これらの弁を適宜切り換えることによって、暖房運転中は外気用熱交換器27がエバポレータ9に結合されて、室内用熱交換器19がコンデンサ7に結合されるように、液体クーラントの流れが制御される。これは図１からも明らかである。
【００６１】
図２に示される冷房運転中には、切換え弁47、49、51及び53を利用して、室内用熱交換器13がエバポレータ9に結合されて、外気用熱交換器27がコンデンサ7に結合されるように、液体クーラント流が制御される。
【００６２】
ここに説明される冷暖房装置1は、接続ポートHと、接続ポートKと、符合が付されていない接続ポートとを有する混合弁65を備えていると好ましい。この混合弁65を利用して、接続ポートH及び接続ポートKから、符号が付されていない接続ポートに到達する液体クーラントの量を狙い通りに調整することができる。この媒体はポンプ67によりこれを使用する装置に送り出され、更にタンク59に送られる。即ちこの装置は、調温された液体クーラントの作用を受けることが可能で、混合弁がどのように調整されているかに応じて、冷却又は加熱され得る。例えばアキュムレータ69が、混合弁65を利用してその温度を所望の値に調整可能な液体クーラントの作用を受けることができる。即ちこのアキュムレータ69を加熱したり冷却したりすることができる。
【００６３】
混合弁65は、その接続ポートHを介して、この液体クーラント系統の最も高温の地点である結節点gに接続されている。これに対応して混合弁65の接続ポートKは、この液体クーラント系統の最も低温の地点である結節点dに接続されている。
【００６４】
混合弁65は、電気制御式又はサーモスタット式の弁として構成されていると好ましいが、基本的には家庭電化製品で広く一般に用いられる混合弁を使用できるかもしれない。
【００６５】
上述の図３の解説から明らかであるように、液体クーラント回路は簡単に切り換えることが可能であり、またそれに伴い、図１及び２に基づき説明したように、室内用熱交換器19並びに外気用熱交換器27を、運転状態に応じてコンデンサ7若しくはエバポレータ9に様々に結合することが可能である。
【００６６】
冷暖房装置1は、ポンプ15及び25を、場合によってはポンプ67も含めて、切換え弁47、49、51及び53と一緒に、場合によっては混合弁65も含めて、一つのモジュラユニット若しくは一つの機能ブロックであるクーラントブロックKuMBに統合できるというやり方で、非常にコンパクトに構成されていると好ましい。しかしコンデンサ7、コンプレッサ3、エバポレータ9、及び図３には示されていないものの図１及び２には示されている冷凍サイクル5は、別体の冷媒ブロックKaMBとして構成されていてもかまわない。クーラントブロックKuMBの上側には車両周辺機器が配置されており、クーラントブロックKuMBは、これと機能接続及び流体接続されている。最終的には、このクーラントブロックKuMBと冷媒ブロックKaMBは、唯一のコンパクトなブロック若しくは一つの総合モジュラユニットに統合されていてもよい。
【００６７】
図３において、車両周辺機器、並びにクーラントブロックKuMB、及び冷媒ブロックKaMBは、破線により相互に仕切られている。
【００６８】
ここに説明される冷暖房装置1は、車両、特に電気自動車及びハイブリッドカーとして構成された自動車の冷暖房に利用されるものである。この装置は、正にコンデンサ7の内部並びにエバポレータ9の内部で熱が液体クーラントに伝達されることからも、極めてコンパクトに構成されているため、小型車両においてもこの装置を問題なく使用することができる。
【００６９】
上述の図３に関する解説から更に明らかであるように、車両の室内と周囲環境との間に十分な自然温度勾配を生じている場合は、コンプレッサ及び冷凍サイクルを使用しなくとも熱輸送が可能である。この場合は切換え弁47及び49の接続ポートKが、符号が付されていない接続ポートとの連通状態に切り換えられるとともに、切換え弁47及び53の接続ポートHが、符号が付されていない接続ポートとの連通状態に切り換えられる。
【００７０】
即ち、ここに説明される冷暖房装置1は極めてフレキシブルに使用可能であることが明らかである。
【００７１】
図４には、この冷暖房装置1用の冷暖房モジュール68が示されている。同じ要素及び機能が同等である要素には同じ符号が付されているために、これらについては上述の説明を参照されたい。この冷暖房モジュール68は非常にコンパクトに構成されており、特にそれに備えられる接続ポートと弁の数は最小限となっている。このモジュールは、冷暖房装置1を有する装置の図示されない周辺機器、例えば車両周辺機器に接続することができる。
【００７２】
冷暖房モジュール68は、液体クーラント用の第一の入口70、第二の入口71、第一の出口73、及び第二の出口75を有している。即ちこれには周辺機器に接続するために合計四つの接続ポートが備えられている。
【００７３】
この冷暖房モジュール68は、コンデンサ7、コンプレッサ3、及びエバポレータ9を有している。
【００７４】
これらの要素は、既述のように、図４には示されていない冷凍サイクルの部材である。その構造と作動方式に関しては、上述の説明を参照されたい。
【００７５】
第一の入口70は、コンデンサ7のクーラント入口に接続されており、クーラントがコンデンサ7を矢印17の向きに貫流する。冷暖房モジュール68の切換え状態に関係なく、第一の入口70が第一の出口73に常時接続されていることによって、第一の部分液体クーラント回路77が形成される。
【００７６】
第二の出口75は、クーラントが矢印17'の向きにその内部を貫流するエバポレータ9のクーラント出口に接続されている。冷暖房モジュール68の切換え状態に関係なく、この第二の出口75が第一の入口71と常時接続されることによって、ここには第二の部分液体クーラント回路79が形成される。
【００７７】
冷暖房モジュール68は他にも弁機構81を有しており、この弁機構81により、コンプレッサ3を第一の部分液体クーラント回路77か又は第二の部分液体クーラント回路79のいずれか一方に対して帰属させる、即ちその内部に組み込むことができる。
【００７８】
弁機構81は、図示の実施例においては、好ましくはモータ制御式である、二つの切換え弁83、85を有している。そのためにこのケースではモータ87、89が備えられている。先に既に解説したように、これらの切換え弁83、85も、それぞれ符号H、Kが付されている接続ポート、ないし符号が付されていない接続ポートを有している。冷暖房モジュール68の暖房運転中は、切換え弁83、85のそれぞれの接続ポートHが、符号が付されていない接続ポートと連通されている。それに対応して接続ポートKは遮断されている。逆に冷房運転中は、接続ポートKがそれぞれ、符号が付されていない接続ポートと連通されているのに対して、接続ポートHは遮断されている。
【００７９】
弁機構81には一つの弁装置91が含まれていると好ましい。この弁装置91は、図４に示される実施例においては、二つのバルブアクチュエータ95、97を含むモータバルブ93として構成されている。一つのモータ99が備えられており、それによりこれらのバルブアクチュエータ95、97の位置を逆方向に調節できる。これは、バルブアクチュエータ95が導通状態に切り換えられているときには、バルブアクチュエータ97が遮断されていることを意味している。それとは逆に、バルブアクチュエータ97が導通状態に切り換えられている時には、バルブアクチュエータ95が遮断されている。
【００８０】
以下ではまずこの冷暖房モジュール68の暖房運転について解説する。
【００８１】
液体クーラントは、第一の入口70を通りコンデンサ7に向かって流れ、その内部で加熱される。切換え弁83の入口Kが遮断されているために、クーラントは更に、暖房運転中は導通状態に切り換えられているバルブアクチュエータ97に向かって流れる。クーラントはそこから更に第一の出口73に向かって流れる。切換え弁85の出口Kが遮断されているために、クーラントは切換え弁85を通り還流することはできない。即ち暖房運転中には、この第一の部分液体クーラント回路77にコンデンサ7が含まれているため、クーラントはそこで加熱される。この冷暖房モジュール68を含む冷暖房装置1は、暖房運転中には、図１に示される第一の液体クーラント回路13を実現するために、この第一の部分液体クーラント回路77を室内用熱交換器19に接続するための適切な手段を有していることが好ましい。即ちその場合はこの第一の部分液体クーラント回路77が、第一の液体クーラント回路13に含まれていることになる。
【００８２】
他にもこの暖房運転中には、弁機構81により、特に弁装置91により、コンデンサ7のクーラント出口が第一の出口73と連通されていることが明らかである。
【００８３】
第二の入口79を通り冷暖房モジュール68の内部に入るクーラントは、暖房運転中にはバルブアクチュエータ95が遮断されているために、切換え弁83の入口Hに到達する。切換え弁83の入口Hは、その符号が付されていない出口と連通されている。クーラントはこれを通りコンプレッサ3に到達する。クーラントはそこから切換え弁85の符号が付されていない入口に向かって流れ、そこで、符号Kが付された出口が遮断されているために、符号Hが付された出口を通り外に出る。バルブアクチュエータ95が遮断されているために、クーラントはエバポレータ9を通り流れて、そこから第二の出口75に向かって流れる。
【００８４】
以上から明らかであるように、暖房運転中には、弁機構81によりコンプレッサ3のクーラント入口が第二の入口71と連通されていると同時に、コンプレッサ3のクーラント出口はエバポレータ9のクーラント入口と連通されている。
【００８５】
即ちここでは第二の部分クーラント回路79にコンプレッサ3とエバポレータ9が含まれている。この冷暖房モジュール68を含む冷暖房装置1は、第二の入口71及び第二の出口75を外気用熱交換器27に接続するための手段を有していると好ましい。その場合は第二の液体クーラント回路23が、この第二の部分液体クーラント回路79を含む。
【００８６】
以上から明らかであるように、周辺機器が組み込まれる場合は、つまりは、暖房運転中に図１に示される液体クーラント回路13、23が実現される。冷暖房モジュール68は、クーラント用の四つの接続ポートと最小限の弁を用いるだけで、極めてコンパクトに、対応する機能性を提供する。
【００８７】
以下ではこの冷暖房モジュール68の冷房運転について、詳細に解説する。
【００８８】
液体クーラントは、第一の入口70を通りコンデンサ7のクーラント入口に向かって流れる。クーラントはこれを矢印17の向きに貫流し、そのクーラント出口に到達する。クーラントはそこから切換え弁83の符号Kが付された入口に到達するが、この入口Kは符号が付されていない出口と連通されている。クーラントは、バルブアクチュエータ97が冷房運転中には遮断されているために、この弁83を通り流れる。クーラントは、この弁の符号が付されていない出口からコンプレッサ3に到達し、そこを貫流した後、そこから切換え弁85の符号が付されていない入口に到達する。この入口は、符号Kが付された出口と連通されているために、クーラントはここから第一の出口73に到達する。バルブアクチュエータ97が遮断されているために、クーラントはこれを通り還流することができない。切換え弁83、85の、符号Hが付されている入口並びに出口も同様に遮断されている。
【００８９】
即ち第一の部分液体クーラント回路77には、冷房運転中はコンデンサ7とコンプレッサ3が含まれている。この場合は弁機構81によりコンプレッサ3のクーラント入口がコンデンサ3のクーラント出口と連通されていると同時に、コンプレッサ3のクーラント出口が第一の出口73と連通されていることが明らかである。
【００９０】
この冷暖房モジュール68を含む冷暖房装置1は、冷却運転中に第一の部分液体クーラント回路77を外気用熱交換器27に接続する手段を有していることが好ましい。従ってこの場合は、第一の部分液体クーラント回路77が、図２に示される第二の液体クーラント回路23に帰属することになる。
【００９１】
それによりコンプレッサ3の廃熱、並びにコンデンサ7の内部で液体クーラントにより吸収される熱が、外気用熱交換器27を介して放出される。
【００９２】
第二の入口71を通り冷暖房モジュール68の内部に流れ込むクーラントは、切換え弁83の符号Hが付された入口が遮断されているために、この切換え弁83を通り流れることはできない。冷房運転中はバルブアクチュエータ95が導通状態に切り換えられているために、クーラントは第二の入口71からこれを通りエバポレータ9のクーラント入口に向かって流れる。クーラントは、切換え弁85の入口Hが遮断されているために、この切換え弁85を通り流れることはできない。クーラントはエバポレータ9を矢印17'に沿って貫流し、そのクーラント出口を通り第二の出口75に到達する。
【００９３】
即ちこの第二の部分液体クーラント回路79には、冷房運転中はエバポレータ9が含まれている。それと同時に、弁機構81によって、ここでは具体的には弁装置91によって、冷房運転中は第二の入口71がエバポレータ9のクーラント入口と連通されていることが明らかになる。
【００９４】
この冷暖房モジュール68を含む冷暖房装置1は、冷房運転中に第二の部分液体クーラント回路79を室内用熱交換器19に接続する手段を有していることが好ましい。それにより冷房運転中には、第二の部分液体クーラント回路79が、図２に示される第一の液体クーラント回路13に帰属することになる。
【００９５】
それによると全体として明らかであるように、この冷暖房モジュール68により、冷房運転中には、図２に示される、冷暖房装置1の機能性が実現される。
【００９６】
図５には冷暖房モジュール68の第二の実施例が示されている。同じ要素及び機能が同等である要素には同じ符号が付されているために、これらについては上述の説明を参照されたい。図５に示される実施例の、暖房運転中ないし冷房運転中の機能性及び各クーラント流の帰属関係は、図４に示される実施例のそれと完全に合致している。従ってこれについては上述の説明を参照されたい。
【００９７】
しかしここでは弁装置91の構成方式を異にしている。この弁装置91は、二つの温度制御式の弁101、103を含む。これらの弁101、103が、バイメタル式制御部若しくはバイメタル式アクチュエータを含むと好ましい。温度制御式の弁101により、第二の入口71を通って冷暖房モジュール68の内部に流れ込むクーラントの温度が検出されることが、破線Lにより示唆されている。この弁は低温時には閉弁されており、好ましい一実施例においては、測定地点、即ち第二の入口71の領域内のクーラントの温度が15℃を上回ると開弁するようになっている。この温度制御式の弁101は、特に好ましくはおよそ3Kから5Kのスイッチングヒステリシスを有していることが好ましい。従ってこの弁は、温度が15℃超に上昇することにより開弁した後には、測定地点における温度がおよそ10℃から12℃又はそれ未満に低下すると、好ましくは閉弁する。
【００９８】
弁103によりコンプレッサ3のクーラント出口領域のクーラント温度が検出されることが、破線L'により示唆されている。この弁は、クーラントが比較的低温であるときには開弁しており、好ましい一実施例においては測定点におけるクーラント温度が50℃を上回ると閉弁する。この弁103も、特に好ましくはおよそ3Kから5Kのスイッチングヒステリシスを有していることが好ましい。従ってこの弁は、温度が50℃超に上昇することにより閉弁した後には、測定地点における温度がおよそ45℃から47℃又はそれ未満に低下すると、好ましくは再び開弁する。
【００９９】
弁101に関しては、次のことが明らかである。
【０１００】
暖房運転中にはエバポレータ9から第二の出口75を通り流れるクーラントが、周辺機器側で外気用熱交換器27に到達する。クーラントはそこから第二の入口71に到達するが、そこではクーラントの温度が、弁101が閉弁状態となる温度となっている。従ってクーラントは−既述のように−切換え弁83の入口Hに向かって流れ、弁101を通過しない。
【０１０１】
冷房運転中にはクーラントが周辺機器側で室内用熱交換器19を通り流れ、そこで比較的大量の熱を吸収する。クーラントはそこから、弁101が開弁状態となる温度で第二の入口71に到達する。切換え弁83の符号Hが付された入口が遮断されているために、クーラントは弁101を貫流することで、エバポレータ9のクーラント入口に到達する。
【０１０２】
弁103に関しては、次のことが明らかである。
【０１０３】
暖房運転中に周辺機器側で外気用熱交換器27から第二の入口71に向かって流れるクーラントは、比較的低温であり、切換え弁83を通りコンプレッサ3に向かって流れる。クーラントはそこに比較的低温で到着するために、コンプレッサ3のクーラント出口のところでも、即ちクーラントがコンプレッサ3の廃熱を吸収した後にも、クーラントの温度は、弁103が開弁状態となる温度となっている。即ちコンデンサ7から来るクーラントは、この弁103を通り流れることで、第一の出口73に到達できる。
【０１０４】
冷房運転中には、先にコンデンサ7を通過したクーラントが、切換え弁83を介してコンプレッサ3に供給される。このクーラントはそこで既に熱を吸収しているため、比較的高温となっている。クーラントは、コンプレッサ3を貫流する際に更にその廃熱を吸収するために、コンプレッサ3のクーラント出口のところでのクーラントの温度は、弁103が閉弁状態となる温度となっている。このためコンデンサ7から来るクーラントは、この弁103を通って第一の出口73に向かって流れることはできない。
【０１０５】
以上のように、温度制御式の弁101、103を有する弁装置91により、図４に示される、モータバルブ93を有する弁装置91と同じ機能性が実現される。しかしながら図５に示される実施例では、これらの弁101、103を制御するための外部制御ロジックを一切不要としている。その代わりにこれらの弁101、103は、測定地点の支配的なクーラント温度に基づいて、それぞれの開閉状態を自ら制御するようになっている。このため冷暖房モジュール68のこの実施例は、より一層シンプルな構成となっている。
【０１０６】
それ以外にも更に次の点が判明している。冷暖房モジュール68を含む冷暖房装置1は、周辺機器の中に少なくとも一つの弁機構を有していることが好ましい。この弁機構により、冷房運転中には第一の入口70を外気用熱交換器27のクーラント出口と連通可能であると同時に、第一の出口73を外気用熱交換器27のクーラント入口と連通可能であることが好ましい。それにより、図２に示される第二のクーラント回路23を実現することができる。それと同時に、第二の入口71を室内用熱交換器19のクーラント出口と、並びに第二の出口75を室内用熱交換器19のクーラント入口と連通可能であることが好ましく、それにより、図２に示される第一のクーラント回路13が実現される。
【０１０７】
暖房運転中には、この弁機構により、冷暖房モジュール68の第一の入口70を室内用熱交換器19のクーラント出口と連通可能であると同時に、第一の出口73を室内用熱交換器19のクーラント入口と連通可能であることが好ましく、それにより図１に示される第一のクーラント回路13が実現されることになる。それと同時に第二の入口71を外気用熱交換器27のクーラント出口と、及び第二の出口75を外気用熱交換器27のクーラント入口と連通可能であることで、図１に示される第二のクーラント回路23が実現される。
【０１０８】
最終的には、即ちこの少なくとも一つの弁機構により、図１から3に関連づけて説明した冷暖房装置1の機能性が、冷暖房モジュール68を採り入れた場合にも実現されることを保証している。
【０１０９】
この周辺機器は、車両の周辺機器であることが好ましい。これにはポンプ15、25及び場合によっては混合弁65及びポンプ67も含まれると好ましい。
【０１１０】
冷暖房装置1は、特に、暖房運転中はコンプレッサの廃熱だけでなく、外気用熱交換器を利用して吸収された、第二のクーラント回路23を通りエバポレータ9に供給される熱も、冷凍サイクルを通りコンデンサ7、その結果、最終的には第一のクーラント回路13の使用に供される点で、有利である。それにより、外気用熱交換器27を熱源として、室内用熱交換器19をヒートシンクとして含む一種のヒートポンプが実現される。
【０１１１】
本発明の基本的な考え方を適用することができるのは、何も車両技術に限られているわけではない。室内空間全般の、特に事務所や住居の室内空間の空調、暖房、若しくは温度制御を行うためにも、本発明の基本的な考え方を同様に使用することができる。
【０１１２】
ただし周辺機器が車両の周辺機器である場合は、周辺機器側でバッテリ、及び/又はアキュムレータ、及び特に電気自動車の電動モータも、それぞれの回路の中に組み込めるようにすることが好ましい。それにより、電気自動車のバッテリ及び/又はアキュムレータを常時適温に保持することが、特に両方の回路13、23からのクーラントをその目的のために混合できる場合には可能となる。車両の電動モータは、運転状態に応じて熱源又は場合によってはヒートシンクとして回路に接続できる。
【０１１３】
以上をまとめて明らかであるように、この冷暖房装置1は非常にフレキシブルに使用できるようになっている。冷暖房モジュール68は極めてコンパクトであって、ごく少数の弁しか有しておらず、四つの接続ポートだけを利用して、周辺機器、好ましくは車両周辺機器に簡単に組み込ことができるようになっている。
【符号の説明】
【０１１４】
1  冷暖房装置
3  コンプレッサ
5  冷凍サイクル
7  コンデンサ
9  エバポレータ
11  ライン
13  第一液体クーラント回路
15  ポンプ
17  矢印
17'  矢印
19  室内用熱交換器
21  ブロア
23  第二液体クーラント回路
25  ポンプ
27  外気用熱交換器
29  ブロア
31  ライン
33  ライン
35  ライン
37  エキスパンションバルブ
39  ライン
41  リザーバ
43  内部熱交換器
45  矢印
47  切換え弁
49  切換え弁
51  切換え弁
53  切換え弁
55  ライン
57  逆止弁
59  タンク
61  タンク
63  逆止弁
65  混合弁
67  ポンプ
68  冷暖房モジュール
69  アキュムレータ
70  入口
71  入口
73  出口
75  出口
77  部分液体クーラント回路
79  部分液体クーラント回路
81  弁機構
83  切換え弁
85  切換え弁
87  モータ
89  モータ
91  弁装置
93  モータバルブ
95  バルブアクチュエータ
97  バルブアクチュエータ
99  モータ
101  弁
103  弁
a  結節点
b  結節点
c  結節点
d  結節点
e  結節点
f  結節点
g  結節点
KuMB  クーラントブロック
KaMB  冷媒ブロック
【図１】
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【図２】
2013536118.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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