(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却圧縮機、ガス冷却器、減圧バルブおよび蒸発器を含む熱ループと、乗員コンパートメントの中に設置され、前記蒸発器及び加熱要素を設置する暖房／空調機器とを備える自動車用暖房／空調装置であって、
前記ガス冷却器及び前記加熱要素は単一の熱交換器（４２）内で組み合わされ、前記単一の熱交換器（４２）は前記暖房／空調機器内に設置され、空気／熱伝達流体／冷却流体の主要熱交換器（７）を形成する主要モジュールを備え、
前記熱ループが、主要熱交換器に冷却水（ＥＲＭ）または過冷却された水（ＥＳＲ）を供給するための供給装置を含み、
前記主要熱交換器を、前記冷却流体および前記過冷却された水（ＥＳＲ）が横断する空調モードと、  前記主要熱交換器を前記冷却水（ＥＲＭ）が横断する暖房モードとを有することを特徴とする暖房／空調装置。
【請求項２】
前記主要熱交換器（７）が、前記主要熱交換器（７）を通過するように流れる空気と熱伝達流体との間で熱交換をするための少なくとも１つの表面（４’、４”、３７）と、前記主要熱交換器（７）を通過するように流れる熱伝達流体と、熱ループの冷却流体との間で、熱交換をするための少なくとも１つの表面（２６、２７、３６）とを有することを特徴とする、請求項１記載の、暖房／空調装置。
【請求項３】
前記主要熱交換器（７）が、モジュール（１、１'）のスタックから成り、モジュールの各々が、空気と熱交換するための要素（４）と熱接触する少なくとも１つの表面（３７）を有し、かつ熱伝達流体と冷却流体との間で熱交換するための要素（２、３1、３2）を含むことを特徴とする、請求項２記載の暖房／空調装置。
【請求項４】
前記熱伝達流体と前記冷却流体との間で熱交換をするための前記要素（２、３1、３2）が、
第１熱伝達流体を循環させる要素（３1）と、
前記第１熱伝達流体循環要素（３1）の第１表面（３６）と熱接触する第１表面（２６）および第２熱伝達流体循環要素（３2）の第１表面（３６）と熱接触する第２表面（２７）を有する冷却流体循環要素（２）と、
第２熱伝達流体循環要素（３2）とを順次構成し、空気と熱交換するための前記要素（４）が、第２熱伝達流体を循環させる要素（３2）の第２表面（３７）と熱交換するための第１表面（４'）、および隣接するモジュールの第１熱伝達流体循環要素（３1）の第２表面（３７）と熱交換するための第２表面（４”）とを有することを特徴とする、請求項３記載の暖房／空調装置。
【請求項５】
前記モジュール（１’）が、空気と主要熱交換器（７）を通過して流れる冷却流体との間で熱交換をするための少なくとも１つの表面（２７’）を有することを特徴とする、請求項３記載の暖房／空調装置。
【請求項６】
熱伝達流体と冷却流体との間で熱交換するための前記要素（２、３）が、第２冷却流体循環要素（２）と熱接触する第１表面を有する第３熱伝達流体循環要素（３）と、前記第２冷却流体循環要素（２）とを、連続して有することを特徴とする、請求項５記載の暖房／空調装置。
【請求項７】
前記主要熱交換器が、空気と冷却流体との間で熱交換するための少なくとも１つの表面と、熱伝達流体ための流体と冷却流体との間で熱交換するための少なくとも１つの表面とを有することを特徴とする、請求項１記載の暖房／空調装置。
【請求項８】
前記主要熱交換器（７）が、熱伝達流体の収集器（１１）と、冷却流体の収集器（１２）とを備え、かつこの収集器が、主要熱交換器（７）の両端部に配置されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の暖房／空調装置。
【請求項９】
熱伝達流体と冷却流体との間で熱交換するための要素（２）が、熱伝達流体収集器（１１）から、外側のリターン路に沿って再び熱伝達流体収集器（１１）へ熱伝達流体を循環させるための少なくとも１つの熱伝達流体回路要素（３１、３２、３３、３４）と、冷却流体収集器（１２）から、外側のリターン路に沿って再び冷却流体収集器（１２）ヘ冷却流体を循環させるための少なくとも１つの冷却流体回路要素とを有することを特徴とする、請求項８記載の暖房／空調装置。
【請求項１０】
冷却流体の流れの循環と熱伝達流体の流れの循環とが、互いに少なくとも部分的に対向するようになっていることを特徴とする、請求項９記載の暖房／空調装置。
【請求項１１】
冷却流体収集器（１２）が、熱ループのための冷却流体ボトルを形成する容積要素（７７）を有することを特徴とする、請求項８〜１０のいずれかに記載の暖房／空調装置。
【請求項１２】
前記ボトル（７７）が、押し出し成形金属から製造されていることを特徴とする、請求項１１記載の暖房／空調装置。
【請求項１３】
冷却流体収集器（１２）とボトル（７７）とが、同時に押し出し成形されたものであることを特徴とする、請求項１２記載の暖房／空調装置。
【請求項１４】
前記熱交換器が、熱伝達流体／冷却流体の補助熱交換器（８）を形成する補助モジュールを含み、この補助熱交換器を、冷却流体および熱伝達流体（ＥＲＭ、ＥＳＲ）が横断するようになっており、かつこの補助熱交換器が、冷却流体用のサブ冷却熱交換器またはヒートポンプ用蒸発器として働くようになっていることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれかに記載の暖房／空調装置。
【請求項１５】
前記補助モジュールが、熱伝達流体／冷却流体熱交換モジュール（５、５’）のスタックを含むことを特徴とする、請求項１４記載の暖房／空調装置。
【請求項１６】
熱ループが、暖房モードでヒートポンプを形成するように第１ルーティング回路を構成し、かつこのヒートポンプの凝縮器が、前記主要熱交換器（７、４２）の一部であり、ヒートポンプの蒸発器が、前記補助熱交換器（８）であることを特徴とする、請求項１４または１５記載の暖房／空調装置。
【請求項１７】
熱ループが、暖房モードにおいて作動するための付加的蒸発器（５５）を備え、かつ暖房モードでヒートポンプを形成するように第２ルーティング回路を備え、このヒートポンプの凝縮器が、前記主要熱交換器（７、４２）の一部であり、ヒートポンプの蒸発器が付加的蒸発器（５５）であることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれかに記載の暖房／空調装置。
【請求項１８】
熱ループが、熱暖房モードで圧縮機（４１）および主要熱交換器（７、４２）を含む加熱ループを形成するよう、第３ルーティング回路を構成し、前記主要熱交換器の冷却流体出口が圧縮機（４１）の入口に結合されていることを特徴とする、請求項１〜１７のいずれかに記載の暖房／空調装置。
【請求項１９】
主要熱交換器（７、４２）の下流部に配置された減圧バルブを含むことを特徴とする、請求項１８記載の暖房／空調装置。
【請求項２０】
混合フラップ（４９）を備え、この混合フラップは、空調モードにおいて、主要熱交換器（７、４２）が空気流から分離される閉じた位置にあることを特徴とする、請求項１〜１９のいずれかに記載の暖房／空調装置。
【請求項２１】
空調モードが作動され、主要熱交換器（７、４２）を空気流の少なくとも一部が横断するように、混合フラップ（４９）が少なくとも部分的に開放された状態にあるミスト除去モードをとるようになっていることを特徴とする、請求項２０記載の暖房／空調装置。
【請求項２２】
前記主要熱交換器（７、４２）、前記蒸発器（４５）、少なくとも１つの空気ダクトだけでなく、空気混合または分配手段とを含む、予め組み立てられたモジュールを構成していることを特徴とする、請求項１〜２１のいずれかに記載の暖房／空調装置。
【請求項２３】
予め組み立てられたモジュールが、前記冷却圧縮機（４１）または減圧バルブ（４４）、または電動ポンプまたは冷却流体のボトル（４３、７７）を含むことを特徴とする、請求項２２記載の暖房／空調装置。
【請求項２４】
予め組み立てられたモジュールが、自動車の構造要素またはステアリングコラムまたはエアバッグまたはペダルアセンブリを含むことを特徴とする、請求項２３記載の暖房／空調装置。
【請求項２５】
予め組み立てられたモジュールが、自動車のフロントガラスのワイパーのためのモータおよび駆動部材、または乗員コンパートメントへ空気を吸引するための水分離機、または少なくとも１つのエアクリーナーフィルタハウジング、または少なくとも１つのディスプレイ要素を含むことを特徴とする、請求項２２〜２４のいずれかに記載の暖房／空調装置。
【請求項２６】
予め組み立てられたモジュールは、前記熱ループを備え、前記熱ループ（４１、４２、４３、４４、４５）は冷却剤がリークしないように密着性が高く組み立てられていることを特徴とする、請求項２２〜２４のいずれかに記載の暖房／空調装置。
【請求項２７】
請求項１〜２６のいずれかに記載の暖房／空調装置を含むことを特徴とする自動車の運転席。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷却コンプレッサ、凝縮器、減圧バルブ、および蒸発器を含む熱ループと、加熱要素とを備える、自動車用暖房／空調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばヒートポンプを使用して、圧縮機を離間する高温ガスを凝縮することにより、乗員コンパートメントを暖房するために、暖房および空調装置に空気／冷却流体交換器を使用することは知られている。このことは、空調装置を作動させるために、外部熱交換器を使用することを意味する。その理由は、乗員コンパートメントの外部に設けられた空気／冷却流体交換器を使用することにより、または水のような中間流体を通過させることにより、常に周辺へ熱エネルギーを廃棄しているからである。
【０００３】
中間流体を通過させる後者では、第１ループが、水／冷却流体交換器内の熱エネルギーを取り出すことを可能にし、その後、第２ループが、空気／水交換器によるこの同じ熱エネルギーを周辺へ廃棄するようにしている。
【０００４】
本願出願人により１９９７年３月２７日に出願されたフランス国特許公開第2761405号公報に記載されているように、凝縮器として水／冷却流体交換器を使用することも知られている。
【０００５】
熱交換器の設置位置をフレキシブルにするこの実施例では、許容できるレベルの圧力およびエネルギー消費量をもって、冷却流体を正しく凝縮できるようにするために、５５℃に近い温度の過冷却された水を利用可能にしなければならない。この例では、熱交換器は、乗員コンパートメントの外であって、明らかに空調装置の外に設置される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
更に、上記解決案のいずれも、低温の時にしか作動させないか、または除湿のために作動させる暖房要素（加熱ラジエータ）を使用し、更に高温の天候時にしか作動しないか、または除湿のために作動させる凝縮器を使用するという欠点がある。
【０００７】
本発明の基本的な思想は、加熱要素と凝縮器を、双方のモードで作動する単一要素となるように合体することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、冷却圧縮機、凝縮器、減圧バルブ、および蒸発器を含む熱ループと、加熱要素とを備える、自動車用暖房／空調装置であって、空気／熱伝達流体／冷却流体の主要熱交換器を形成する主要モジュールを含む単一の熱交換器となるように、ガス冷却機と加熱要素とを合体した暖房／空調装置が提供される。
【０００９】
熱伝達流体は、高温水、例えばエンジンからの冷却水、または過冷却された水、または燃料電池ループの内のミネラル分を除去した水であってもよい。
【００１０】
本発明は、ガス冷却器、特に凝縮器及び蒸発器とを、形状上合体させるものであり、このことは、配管上のコストの点で有益である。また本発明によると、バルクヘッドを貫通する接続部の数を減少させることができるか、または、冷却流体のリークが生じ得る原因となるこれら接続部のすべてを、１つにまとめることができる。
【００１１】
前記主要熱交換器は、前記主要熱交換器を通過するように流れる空気と熱伝達流体との間で熱交換をするための少なくとも１つの表面と、
主要熱交換器を通過するように流れる熱伝達流体と主要ループの冷却流体との間で熱交換をするための少なくとも１つの表面とを有する。
【００１２】
主要熱交換器は、モジュールのスタックから成り、モジュールの各々が、
空気と熱交換するための要素と熱接触する少なくとも１つの表面を有し、熱伝達流体と冷却流体との間で熱交換するための要素と、
空気と熱交換するための前記要素とを備えている。
【００１３】
第１の好ましい変形例によれば、熱伝達流体と冷却流体との間で熱交換をするための前記要素は、第１熱伝達流体を循環させる要素と、
前記第１熱伝達流体循環要素の第１表面と熱接触する第１表面、および第２熱伝達流体循環要素の第１表面と熱接触する第２表面を有する冷却流体循環要素と、
前記第２水循環要素とを順次構成し、空気と熱交換するための前記要素が、第２熱伝達流体を循環させる要素の第２表面と熱交換するための第１表面、および隣接するモジュールの第１熱伝達流体循環要素の第２表面と熱交換するための第２表面とを有する。
【００１４】
熱伝達流体と冷却液との間で熱交換するための前記要素は、第２冷却流体循環要素と熱接触する第１表面を有する第３熱伝達流体循環要素と、前記第２冷却流体循環要素とを順次構成できる。このように、主要熱交換器は空気と熱伝達流体との間、空気と冷却流体との間、およびと熱伝達流体と冷却流体との間で、熱交換するための表面が構成される。
【００１５】
前記主要熱交換器は、熱伝達流体の収集器と、熱ループの冷却液の収集器とを備え、この収集器は、主要熱交換器の両端部に配置されている。
【００１６】
熱伝達流体と熱ループの冷却液との間で熱交換するための要素は、熱伝達流体収集器から、外側のリータン路に沿って再び収集器へ熱伝達流体を循環させるための少なくとも１つの熱伝達流体回路要素と、冷却流体収集器から外側のリターン路に沿って再び冷却流体収集器ヘ冷却流体を循環させるための少なくとも１つの冷却流体回路要素とを構成している。
【００１７】
冷却液収集器は、熱ループのための冷却液ボトルを形成する容積要素（７７）をも構成できる。このボトルは、押し出し成形金属から製造でき、特に冷却流体収集器と同時に押し出し成形できる。
【００１８】
前記熱交換器は、熱伝達流体／冷却流体の補助熱交換器を形成する補助モジュールを含み、この補助熱交換器を冷却流体および熱伝達冷却流体が横断するようになっており、この補助熱交換器が主ループの冷却流体用のサブ冷却熱交換器またはヒートポンプ用蒸発器として働くようになっている。
【００１９】
前記補助モジュールは、熱伝達流体／冷却流体熱交換モジュールのスタックを含むことができる。
【００２０】
熱ループは、暖房モードでヒートポンプを形成するように、第１ルーティング回路を構成し、このヒートポンプの凝縮器は前記主要熱交換器であり、ヒートポンプの蒸発器は前記補助熱交換器である。
【００２１】
別の変形例によれば、熱ループは、暖房モードにおいて作動するための付加的蒸発器を構成し、暖房モードにおいてヒートポンプを形成するように、第２ルーティング回路を構成しており、このヒートポンプの凝縮器は前記主要熱交換器であり、ヒートポンプの蒸発器は、付加的蒸発器である。
【００２２】
熱ループは、熱暖房モードで圧縮機、および適当な主要熱交換器を含む加熱ループを形成するよう、第３ルーティング回路を構成し、前記主要熱交換器の冷却流体出口は、直接または減圧バルブを介し圧縮機の入口に結合される。この減圧バルブは、主要熱交換器（７、４２）の下流部に配置することができ、これによりガス状態の冷却流体がより高温となるので、熱交換を高めることができる。
【００２３】
加熱ループは、主要熱交換器の前後に配置された減圧バルブを有することができ、この減圧バルブによって、低密度の流体でも作動することができ、これにより、効率が高まり、低速、すなわちより低いノイズで作動できる。
【００２４】
冷却流体を介する暖房モードでは、２つの流体の温度の違い、またはシステム全体のスループットに基づき、熱伝達流体（特に水）の循環を許したり、禁止したりできる。
【００２５】
熱ループは、主要熱交換器に、冷却水、例えば、燃料電池のモータからの冷却水、またはバッテリーシステムからの冷却水、または過冷却水を供給するための供給装置を含むことができる。
【００２６】
本発明の装置は、主要熱交換器を冷却液および過冷却された水が横断する空調モードと、主要熱交換器を冷却水が横断する暖房モードとを有することができる。
【００２７】
本発明の装置は、混合フラップを有することができ、このフラップは、空調モードにおいて、主要熱交換器が空気流から分離される閉じた位置に位置する。
【００２８】
本発明の装置は、同様に空調モードが付勢され、主要熱交換器を空気流の少なくとも一部が横断するように、混合フラップが少なくとも部分的に開放された状態にあるミスト除去モードを有することができる。
【００２９】
本発明の装置は、前記主要熱交換器、前記蒸発器、少なくとも１つの空気ダクトだけでなく、空気混合または分配手段とを含む、予め組み立てられたモジュールとして構成できる。
【００３０】
予め組み立てられたモジュールは、前記冷却圧縮機または減圧バルブまたは電動ポンプまたは冷却流体のボトルを含むことができる。
【００３１】
予め組み立てられたモジュールは、自動車の構造要素またはステアリングコラムまたはエアバッグまたはペダルアセンブリまたは自動車のフロントガラスのワイパーのためのモータおよび駆動部材または乗員コンパートメントへ空気を吸引するための水分離機または少なくとも１つのエアクリーナーフィルタハウジングまたは少なくとも１つのディスプレイ要素を含むことができる。
【００３２】
予め組み立てられたモジュールは、溶接または鑞付けにより、リークしないように密に組み立てられた熱ループを構成できる。
【００３３】
予め組み立てられたモジュールは、自動車の構造体の一部、例えば、バルクヘッドの一部、またはベイの下方クロス部品を含むことができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
添付図面を参照し、非限定的例として示す次の説明を読めば、本発明の他の特徴および利点がより明らかとなると思う。
【００３５】
本発明は、特に空気流内に混合フラップを有する暖房／空調装置に関する
【００３６】
従って、本発明の基本的な思想は、選択された作動モードに基づき、それぞれガス冷却器の役割、またはラジエータの役割を果たす、熱伝達流体／空気／冷却流体交換器を使用することである。
【００３７】
「従来の」熱ループのケースでは、ガス状の冷却流体は、凝縮器を構成するガス冷却器内で凝縮される。「超臨界」モードとして知られるモードで作動する熱ループのケースでは、ガス冷却器内でガス状の冷却流体、例えばＣＯ2が単に冷却されるだけである。
【００３８】
本発明では、熱伝達流体が水となっており、凝縮器を使用する従来の熱ループに関するものであるが、このケースに限定されるものではない。
【００３９】
図１ａ〜図１ｄに示す第１実施例は、水チューブと冷却流体チューブとの間の熱交換を最も優先するものである。
【００４０】
図１ａに示すように、符号３1および３2の付いた２つの水循環要素の間には、符号２の付いた冷却流体循環要素が配置されており、冷却流体循環要素は、水循環要素の各々と共に熱交換表面２６および２７を構成している。この熱交換器は、要素３1と要素２と要素３2と薄い波形フォイルから全体が構成された、空気との間で熱交換するための要素４とを連続して含むモジュール１のスタックから成っている。
【００４１】
要素４が、一方の側４’でモジュール１の要素３2と熱交換し、更に他方の側４”で、隣接モジュール１の要素３1と熱交換するための表面を有するよう、モジュール１は重ねられている。この構造は、特に水と冷却流体との間で熱交換をするのに有利である。
【００４２】
更に図１に示すように、冷却流体が横断する要素２を囲むよう、要素３1と３2とを組み立てることができるので有利である。また、熱交換を更に良好とするために、熱交換器の一端に配置された水収集器１１から、更に熱交換器の他の端に配置された冷却流体収集器１２からのＵ字形の外側のリターン路に沿って、水と冷却流体の循環が行われる。流体の流れ（水と冷却流体）ができるだけ互いに対向して循環するようにそれぞれのＵ字路を配置することが好ましい。
【００４３】
また空気と冷却流体との間の熱交換を促進することも、本発明の範囲内である。この構造では、主要熱交換器は、一方で、空気と冷却流体との間の熱交換を行い、他方で、熱伝達流体と冷却流体との間で熱交換を行う表面を構成するモジュールのスタックから成っている。
【００４４】
図２ａは、本発明にかかわる熱交換器の別の変形例を示す。この変形例によれば、熱交換器は、モジュール１’のスタックとして製造されており、モジュールの各々は、水循環要素３と、冷却流体循環要素２と、空気と熱交換するための要素４とを含んでいる。
【００４５】
この実施例では、冷却流体循環要素２は、空気と熱交換する要素４の熱交換表面４’と熱接触する熱交換表面２７’を有し、要素４の他方の熱交換表面４”は、隣接するモジュール１’の要素３の表面３７と熱接触する。
【００４６】
水循環要素３、３1および３2は、例えば図１ｃのケースでは、中央溝３４により、または図２ｂのケースでは、相補的形状３４’により構成されたＵ字形を形成する循環チャンネルを構成する。更に、水流に乱流を生じさせるように、乱流発生要素３５が配置される。
【００４７】
図１ｃに示すように、水は、まず直線状の外側軌跡３１を進み、３２で曲がり、直線状リターン路３３を通って、収集器１１へ戻る。要素３、３1、３2は、要素２の表面２６または２７と熱交換するための表面３６および空気と熱交換するための要素４の熱交換表面４’、４”と熱交換するための表面３７を有する。
【００４８】
図１ｂのケースでは、要素２は、要素３  と熱交換するための表面２６、および要素３  と熱交換するための表面２７を有する。
【００４９】
図２ｂのケースでは、要素２は、要素３と熱交換するための表面２６、および要素４と熱交換するための表面２７’を有する。これらケースのいずれにおいても、電動循環ポンプによって水を流すことが好ましい。
【００５０】
図３ａおよび図３ｂに示すように、本発明にかかわる装置は、ブロア４０と、熱ループとを含み、この熱ループは、圧縮機４１（好ましくは電動圧縮機）と、例えば図３ａおよび図３ｂに示されているような空気／水／冷却流体交換器と、冷却流体のボトル４３と、減圧バルブ４４と、蒸発器４５とから成り、蒸発器の出口は、このループを閉じるように、圧縮機４１の入口に冷却流体を供給するようになっている。
【００５１】
本発明の装置は、混合フラップ４９をも含み、この混合フラップ４９は、このフラップの設置位置に応じてブロアによって発生され、（特にミスト除去機能を実行するために）蒸発器４５を通過する空気流から熱交換器４２を分離したり、または分離できないようにする。
【００５２】
更に熱交換器４２には、２つの３方向バルブ４６および４７を介して熱伝達流体が供給され、これらのバルブにより、過冷却された水ＥＳＲまたは冷却水ＥＲＭ、例えば自動車の内燃エンジンからの冷却水のいずれかが、冷却水回路を横断できるようになっている。
【００５３】
図３ｂは、例えば霜取り、または新鮮な空気の換気のために、出口へ流体を供給するよう、乗員コンパートメント内に熱交換器４２と、蒸発器４５と、ブロア４０と、フラップ４９が配置されており、他方、エンジンルーム内のバルクヘッド５０と反対側に、圧縮機４１と、ボトル４３と、減圧バルブ４４だけでなく、３方向バルブ４６および４７も配置されている装置のレイアウトを示す。
【００５４】
これらの条件下では、この暖房／空調装置は、乗員コンパートメント内に空気出口と入口を組み合わせる暖房／空調装置を構成すると共に、フラップ４９と、ブロア４０と、蒸発器４５と、熱交換器４２とを含む制御フラップのシステムを構成し、かつエンジンルーム内に、上記要素４１、４３、４４、４６および４７を構成している。
【００５５】
このようなレイアウトは、バルクヘッド５０の近くに、またはバルクヘッドのいずれかの側に、これらの部品の組み合わせを配置できるので、バルクヘッドを貫通する所定の数の接続部が必要であったとしても、リンクを短くできることができる。
【００５６】
本発明の装置は、次のように作動する。
【００５７】
空調モードでは、混合フラップ４９は閉じられ（図３ｂに示された位置にある）、熱交換器４２は空気流から分離される。圧縮機４１を離間する高温の冷却材、およびバルブ４６によって向きが定められた過冷却された水ＥＳＲの双方が、熱交換器４２を横断する。蒸発器４５によって吸収される熱エネルギーは、熱交換器４２を通過する過冷却された水ＥＳＲにより外部に廃棄される。
【００５８】
暖房モードでは、空調は停止され、熱交換器４２は、自動車の内燃エンジンからの冷却水ＥＲＭが横断するラジエータとして作動する。
【００５９】
ミスト除去モードでは、空調はオンにされ、混合フラップ４９は、図３ａに示された開放位置にある。
【００６０】
ミスト除去作動に冷房が伴うことが望ましい場合、フラップ４９を部分的に開ける。ミスト除去動作に望ましい暖房動作が伴う場合、高温の水、例えば過冷却された水ＥＳＲの代わりに、エンジンからの冷却水ＥＲＭを熱交換器４２に循環させることができる。この動作は、空調動作の効率を多少低下させるが、熱負荷が低い場合に一般に不安定となるシステムを安定させることができる。
【００６１】
ボトル４３は、乗員コンパートメント内、または図示のように、エンジンルーム内のいずれかに設置できる。更に、アセンブリが単一モジュールしか形成しないように（図３ｂに示されるように）減圧バルブ４４を支持してもよい。
【００６２】
圧縮機４１は電動圧縮機であることが好ましく、この電動圧縮機により、内燃エンジンの回転速度と圧縮機の駆動とを分離することが可能となる。このように、エンジンルーム内のバルクヘッド５０の近くに圧縮機を配置したり、または圧縮機を、乗員コンパートメント自体の内部にさえも配置することが可能となる。
【００６３】
従って、配管の長さが極めて短く、すべての空気ダクト、フラップなどを含む暖房兼空調装置に物理的に極めて近い、極めてコンパクトなループを製造することが可能であり、かつ少なくとも暖房兼空調装置を一体化するコックピットモジュールの一部を形成することができる単一モジュール内に、ループ全体を製造することが可能である。
【００６４】
このモジュールは、熱交換器と、空気ダクトと、従来の空調装置の一部を形成する混合分配手段だけでなく、冷却圧縮機または電動ポンプまたは冷却流体のボトルまたは減圧バルブまたは構造的要素またはステアリングコラムまたはいくつかの膨張可能なエアーバッグまたはペダルアセンブリを収納するのに適したハウジングと一体化できる。
【００６５】
このモジュールは、自動車の主なアセンブリラインの外で予め組み立てられ、全体として直接取り付けられたサブアセンブリを構成できる。このように、このループは、特に溶接されたジョイントにより完全に密封状態とすることができる。これにより、冷却材がリークしないシステムを製造することができる。
【００６６】
このサブアセンブリは、フロントガラスのワイパーを駆動するためのモータまたは部材だけでなく、乗員コンパートメントへ吸気するための水分離機またはエアクリーナーのフィルタを収納できる少なくとも１つのハウジングも含むことができる。
【００６７】
モジュールは、圧縮機または電動ポンプまたはオルタネータ／スタータを管理する電力電子回路も有することができる。これらの電子部品は、同じ手段、特に５５℃に過冷却された水によって冷却される単一モジュールにまとめることができる。
【００６８】
図４および図５は、図３および図３ｂのループを示し、このループには、閉じた熱ループ（図４）状、またはヒートポンプのより複雑な形態（図５）の暖房機能が追加されている。
【００６９】
いずれのケースにおいても、このことは、一方で、熱交換器４２とボトル４３との間に配置されるリターン防止バルブ５１および３方向バルブ５３を使用すること、他方で、バルブ５２が設けられたタッピングを使用することを意味する。
【００７０】
図４（閉ループ）に関する限り、主要熱交換器４２（または７）の上流部、または好ましくは下流部に減圧バルブ４４を配置できる。後者の下流部に配置した場合には、ガスがより高温となるので、熱交換器４２内で、より良好な熱交換が得られる。ヒートポンプモードにおいて作動するには、図５に示されるように、バルブ５２と直列な上記タッピングブランチ内に配置された別の蒸発器５５を使用しなければならない。
【００７１】
これら２つの実施例は、熱交換器４２の存在を活用するものであり、熱交換器４２は、その形状により高圧に耐えることができ、乗員コンパートメント内に配置される。
【００７２】
実際には、従来の蒸発器は、暖房モードで発生される圧力と同じように高い圧力で作動できるように設計されていないので、従来のヒートポンプシステムでは、従来の蒸発器を使用できない。
【００７３】
このような理由から、従来ヒートポンプは、頑丈であり、従って高価であった蒸発器と共に製造されるか、または暖房モードでしか作動せず、凝縮器と同じ技術で製造された、乗員コンパートメント内に設けられる第２熱交換器と共に製造されていた。
【００７４】
ヒートポンプが、高温の熱源からエネルギーを取り出す熱交換器を利用しなければならないと仮定した場合、このような熱交換器の好ましい例は、図５に示すような水／冷却流体交換器５５を使用することである。この熱交換器５５は、ヒートポンプの暖房モードにおいて蒸発器として働き、冷却水、例えばエンジンからの冷却水ＥＲＭが横断する。これによって、エンジン冷却水から熱エネルギーを取り出し、乗員コンパートメント内で利用できる熱量を多くすることが可能となる。
【００７５】
本明細書の他の部分から判るように、この熱交換器は、熱交換器４２として一体化することができる。
【００７６】
空調モードでは、３方向バルブ５３は、凝縮器４２を離れる冷却流体を、減圧バルブ４４のボトル４３、蒸発器４５および圧縮機４１のリターン部へ向ける。暖房モードでは、３方向バルブ５３は熱交換器４０を離間する冷却流体をタッピング５２へ向け、従って図５のケースでは、付加的蒸発器５５を通過させる。
【００７７】
図４の回路の動作は極めて簡単である。コンプレッサ４１は、熱交換器４２に流体を供給し、この熱交換器の出口にある流体は、圧縮機４１の入口へ再注入される。これは、熱交換器４２によって供給されるエネルギーが（損失の範囲内で）圧縮機４１による機械的な仕事量に等しい場合の熱加熱のケースである。
【００７８】
図６ａに示すように、熱交換器９は、水と冷却流体との間で熱交換するための要素５、または５’、空気と熱交換するための要素４のスタックから成る主要熱交換器７を有する。この主要熱交換器は、これまで説明した例では、熱交換器４２として使用できる。この主要熱交換器は、例えば要素４を重ねることなく、要素５と５’とのスタックから成る付加的熱交換器８を含むことが好ましい。
【００７９】
この補助熱交換器８の一部は、図５に示すようなヒートポンプによる加熱のための蒸発器５５として使用できる。またこの補助交換器は、主要ループの冷却流体をサブ冷却するための熱交換器としても使用できる。これにより、凝縮温度よりも約５℃〜１０℃だけ低い温度まで、過冷却するべき冷却流体を得ることが可能となる。これにより、付加的熱交換器８の下流部に設置された凝縮器のための性能を最適にすることが可能となる。
【００８０】
冷却流体収集器７４は、例えば下方の入口ダクト７２を介して到着し、再び出口ダクト７３（図６ｂおよび図６ｃ）を介して離間する流体を分離するよう、分離部７６が設けられた管状部分を有する。
【００８１】
また図６ｃおよび図６ｄに示すように、冷却流体収集器７２には、冷却流体用のボトルを形成する円筒形のリザーバ７７を装備することが好ましい。このボトルは、押し出し加工された金属から製造することが好ましい。この押し出し加工は、可能な場合には収集器の加工と同時に実行するか、またはこの押し出し加工されたボトルは、ロウ付けにより収集器に固定される。
【００８２】
部品間のリンクが短縮されているだけでなく、リークに対する密着性が良好であるか、または得られる全体のリークに対する密着性により装置がコンパクトとなっているため、従来の装置で必要であったボトルの容積と比較して、このボトルの容積を大幅に縮小できることが理解できると思う。
【００８３】
図７ａは、冷却流体を主要熱交換器７または補助熱交換器８へ向けることができる３方向バルブとなっているルーティングバルブ７９を示す。
【００８４】
図７ｂは、冷却流体収集器７２の実施例をより詳細に示し、冷却流体がボトル７７を通してでる場合には、この収集器にボトル７７が締結されている。この冷却流体は、９２において収集器７２の頂部を通って進入し、主要熱交換器７を通過し、次に収集器７２の下方部分に位置する開口部９３を通って、ボトル７７に進入する。
【００８５】
収集器７２内のガスと液体との分離を促進するために、収集器７２の上部部分に、ガス排出開口部と称される開口部９４が設けられている。この開口部９４は、ボトル７７の上部部分に開口している。この冷却流体は、補助熱交換器８内で過冷却されるよう、ボトル７５の下方部分９５で取り込まれる。
【００８６】
次に、過冷却された冷却流体は、例えば直接、または図示のように、ボトルのサブコンパートメント７７’を通過して戻され、減圧バルブ４４および蒸発器４５へ向けることができる。
【００８７】
図８は、ヒートポンプモードにおいて、水／冷却流体蒸発器として補助熱交換器８を使用することを示している。この作動モードでは、ヒートポンプの凝縮器は主要熱交換器７から成り、付加的熱交換器８には、減圧バルブ８１を介して流体が供給される。接続部の組み合わせは、バルブ８２、８３、８４および８５によって決定される。
【００８８】
空調モードでは、主要熱交換器７は凝縮器４２の機能を満たし、バルブ８２および８５は開放され、バルブ８３、８４は閉じられる。
【００８９】
ヒートポンプモードでは、バルブ８３、８５は閉じられ、バルブ８２、８４は開放される。
【００９０】
サブ冷却モードでは、バルブ８２、８４は閉じられ、バルブ８３、８５は開放される。ボトル４３（または７７）から離れる冷却流体は、空調ループの蒸発器４５を通過する前に、補助熱交換器８内で過冷却される。
【００９１】
図９には、２つの３方向バルブ８６および８７を使用する別の回路が示されている。冷却流体のサブ冷却による空調モードでは、（ダイレクトモードで）３方向バルブ８６および８７は開放される。すなわち、凝縮器４２の出口にある冷却流体は、ボトル４３（または７７）を通過し、次に、補助熱交換器８、減圧バルブ４４、および最後に、蒸発器４５を通過した後に圧縮機４１へ戻る。このモードでは、補助熱交換器８を通過する熱伝達流体は、エンジン冷却水ＥＲＭと同じようにできる過冷却された水ＥＳＲであることが好ましい。
【００９２】
ヒートポンプによる乗員コンパートメントの暖房モードでは、バルブ８６は、冷却流体を減圧バルブ８１へ通過させる。次に冷却流体は、ヒートポンプのために、蒸発器の機能を奏する補助熱交換器８を通過し、次に圧縮機４１の入口へ戻し、バルブ８７はこの方向への冷却流体をタッピングする。
【００９３】
熱伝達流体、例えば冷却流体に熱エネルギーを発生するエンジン冷却水ＥＲＭが、補助熱交換器８を横断するようになっている。
【００９４】
このように、本発明の暖房／空調装置は、自動車の運転席へ一体化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の装置の好ましい実施例を示し、図１ａは熱交換器の略図であり、図１ｂは、水と冷却流体との間で熱交換をするための要素の斜視図であり、図１ｃおよび図１ｄは、図１ｂの部分断面図である。
【図２】  本発明の装置の変形例を示し、そのうちの図２ａは、その略図であり、図２ｂは、図２ａの水と冷却液との間で熱交換をするための要素の横断面図である。
【図３】  本発明を実施するための熱ループを示し、そのうちの図３ａは、熱ループの略図であり、図３ｂは、自動車に設置した例を示す図である。
【図４】  別の加熱を使用する、本発明に係わる熱ループを示す。
【図５】  別の加熱を使用する、本発明に係わる別の熱ループを示す。
【図６】  本発明に係わる熱交換器の更に別の変形例を示し、そのうち、図６ａは、主要熱交換器を形成する主要モジュールだけでなく、補助熱交換器を形成する補助モジュールも含む、本発明に係わる熱交換器の別の変形例の斜視図であり、図６ｂは、図６ａに対応する冷却流体収集器を示し、図６ｃおよび図６ｄは、冷却流体のボトルを内蔵するこの収集器の好ましい変形例を示す。
【図７】  図６ａの熱交換器の変形例を示し、そのうちの図７ａは、熱交換器の斜視図を示し、図７ｂは、冷却流体収集器の実施例の詳細図を示し、図７ｄは、図７ａの熱交換器の冷却流体収集器を示す。
【図８】  ヒートポンプモード時に、水／冷却流体蒸発器として使用する補助熱交換器を示す。
【図９】  ２つの３方向バルブを使用する別の回路を示す。
【符号の説明】
１              モジュール
２              冷却流体循環要素
３、３1、３2   水循環要素
４、４’、４”  熱交換要素
１１            水収集器
１２            冷却流体収集器
２６、２７      熱交換表面
３１            軌跡
３２            転回部
３３            リターン路
３４、３４’    中心溝
３５            乱流発生要素
３６、３７      熱交換表面
４０            ブロア
４１            圧縮機
４２            熱交換器
４３            ボトル
４４            減圧バルブ
４５            蒸発器
４６、４７      ３方向バルブ
４９            フラップ
５０            バルクヘッド
５２            バルブ
５５            付加的蒸発器
７２            冷却流体収集器
７６            分離部
７７            円筒形リザーバ
８２、８３、８４、８５      バルブ
８６、８７      ３方向バルブ
９３、９４      開口部
【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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【図９】
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