(57)【要約】本発明は自動車の空調方法に関する。本発明によれば、自動車の車室内は、暖房モードにおいては、車室内用熱交換器（５）を介して、圧縮機（２）、凝縮器（３）、絞り弁（４）、及び前記車室内用熱交換器（５）から構成される冷却のための回路（１）のヒートポンプ操作によって加熱され、車室内の温度が測定される。自動車の窓ガラスの曇りの形成を運転開始の当初から避けるために、本発明は、車室内部の空気の湿度も測定することを提案している。前記温度が予め定められた範囲内にあり、前記空気湿度が予め定められた限界値に達すると、前記回路の冷媒の流量が、前記車室内用熱交換器（５）の前で絞り込まれる。その絞り込みの程度は、前記車室内用熱交換器（５）を通過する空気の流れの中に含まれる湿分が、少なくとも大部分前記車室内用熱交換器（５）上に凝縮し、前記熱交換器（５）上にすでに凝縮している湿分はその上に留まったままであるような程度である。さらに、車室内は、前記回路（１）の外部に配置される熱源によって、前記車室内の温度が予め定められた範囲の上限温度を超えるまで加熱される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
暖房モードにおいて、圧縮機、凝縮器、絞り弁、及び車室内用熱交換器を含む冷凍回路のヒートポンプ操作によって、車室内用熱交換器を介して自動車の車室内を暖房し、その際、車室内の温度が測定される自動車の空調方法において、
さらに車室内の湿度を測定し、
前記温度が予め定められた範囲内にあり、前記湿度が定められた限界値に達すると、前記回路の冷媒の質量流量が前記車室内用熱交換器（５）の上流側で絞り込まれ、その絞り込みの程度は、前記車室内用熱交換器（５）を通過する空気の流れの中に含まれる水分が、少なくとも大部分前記車室内用熱交換器（５）上に凝縮し、前記熱交換器（５）にすでに凝縮している水分は前記熱交換器（５）に留まったままであるような程度であり、
前記車室内が、前記回路（１）の外部にある熱源によって、前記車室内の温度が予め定められた範囲の上限温度を超えるまで加熱されることを特徴とする自動車の空調方法。
【請求項２】
熱源として機能するエンジン冷却回路（１２）の加熱用熱交換器（２４）によって前記車室内が加熱され、この冷却回路（１２）は、その中を流れる加熱されたエンジン冷却剤と、それを通過して車室内に送り込まれる空気の流れとを含んでいることを特徴とする請求項１記載の空調方法。
【請求項３】
前記回路（１）における冷媒の質量流量が絞り込まれるまで、前記冷媒及び前記エンジン冷却剤が共に、ヒートポンプにおいて作動する前記回路（１）の圧縮機（２）によって加熱され、その際、熱が、熱交換器（２３）を介して前記回路（１）から取り出されて、前記エンジン冷却剤に伝達されることを特徴とする請求項２記載の空調方法。
【請求項４】
前記熱が、前記エンジン冷却回路（１２）の、加熱ポンプ（２２）及び前記加熱用熱交換器（２４）を含む第１の部分（１４）のエンジン冷却剤に伝達され、エンジン（１６）及びラジエータ（１７）を含む第２の回路部分（１３）は、前記第１の回路部分（１４）から流体的に切り離されていることを特徴とする請求項３記載の空調方法。
【請求項５】
加熱中、前記空調システムが循環空気に切り換えられ、前記冷媒は、その熱を前記熱交換器（２３）において放出し、かつ、前記車室内用熱交換器（５）の表面温度が窓ガラスに曇りを生じる露点温度未満となるような、温度と関連する圧力に、絞り弁（４）において絞り込まれることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の空調方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文に基づく自動車の空調方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この範疇に属する１つの方法が特許文献１から知られるが、この文献では、車室内を急速に暖め、凍結したガラスを溶かしあるいは窓ガラスの曇りを取るために、空調システムはヒートポンプモードで運転されるべきであると記載されている。この場合、空調回路の本来の凝縮器は、圧縮機の下流側でバイパスラインによってバイパスされ、続いて、加熱された冷媒は蒸発器を通過する。この蒸発器は、この場合凝縮器としての機能を果たし、車室内に流入する空気の流れがこの蒸発器を通過する。そこで冷却された冷媒は、内燃機関の冷却剤が流れていて蒸発器として機能する第３の熱交換器で吸熱する。エンジンのコールドスタート中で、外気温が低く−１０〜＋１０℃の間にある場合は、水分は、通常、蒸発器表面に凝縮するか凍結してしまっている。しかし、蒸発器を通過して車室内に流入する空気は、蒸発器表面に存在する水分の一部を同伴し、それを、特に、自動車の窓ガラスに輸送する。これは、好ましくない窓ガラスの曇りをある時間発生させる。
【０００３】
【特許文献１】独国特許出願公開第  ３６  ３５  ３５３  Ａ１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、自動車の窓ガラスの曇りが運転開始の当初から避けられるようなタイプの空調方法を開発することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、この課題は、請求項１の特徴によって実現される。
【０００６】
車室内温度との関連における車室内の湿度を測定技術によって記録する結果として、また冷凍回路の外部にある熱源を使用する結果として、湿度が所定温度における限界値に達した場合、車室内加熱用の熱源が始動される。同時に、蒸発器を通過する冷媒の質量流量が、蒸発器を通して車室内に熱が導入されることがほとんどない程度まで十分に絞り込まれる。この結果、凝縮水は蒸発器を形成する熱交換器に留まり、あるいはまた、車室内へ送られる空気は蒸発器における凝縮によって乾燥される。外部熱源は、車室内を加熱する蒸発器をいわば機能的に代行する。車室内の温度が所定の温度レベルに達して初めて、外部熱源が切り離され、蒸発器を通過する冷媒の質量流量の絞りが解除される。これによって、低温時に窓ガラスの曇りを生じることなく車室内を暖めることができる空調が実現される。本発明に基づく方法は、特に、ＣＯ２を冷媒として用いる場合に有利である。それは、ＣＯ２が、ヒートポンプ運転において、他の冷媒に比して、与えられた圧力レベルの物理的性質に由来する優れた使用上の特性を有しているからである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の利点を活かす具体的な実施形態は従属請求項にて示される。以下に、図面により例示した実施形態に基づいて、本発明を詳細に説明する。図１は、外部熱源としての加熱用の熱交換器を備えた本発明に基づく方法ための空調回路を図式的に示している。
【０００８】
図１は、車室内の冷房用にもまた暖房用にも使用することができる自動車の空調システムの空調回路１を示す。回路の基本的な構成要素は、圧縮機２、凝縮器３、絞り弁４、及び、車室内用熱交換器として用いられる蒸発器５を含んでいる。暖房モードの場合には、回路１はヒートポンプ運転に切り換えられ、それによれば、圧縮機２によって高圧レベルに圧縮された高温の冷媒−ＣＯ２−がバイパスライン６を通って、凝縮器３をバイパスする。高温の冷媒は続いて、バイパスライン６に接続されかつ３／２方向弁８を具備した分岐ライン７を通過する。高温冷媒は、その方向弁８から、ライン１０の熱交換器９の高温流れ流路を通過し、その熱の僅かな部分を低温の対向する流れ側に放出する。まだ比較的高温である冷媒は、さらに、絞り弁４及び下流側の蒸発器５を通過する。この蒸発器５の中には車室内へ送られる空気が流れている。この過程で、冷媒は、その熱の少なくとも大部分を車室内の暖房に用いられる空気流に放出する。ここで冷却された冷媒は、続いて、２／２方向弁を通ってレシーバ１１に流入する。このレシーバ１１では、冷媒が吸引された際の圧縮機２の損傷を避けるため、また、冷媒需要増大時の貯留容器としての機能を果たすように、冷媒の液化した部分が貯留される。レシーバ１１には、熱交換器９の低温流れ流路が接続され、その熱交換器９の中で低温の冷媒が、その後の圧縮機２に吸引されても完全に気相であり得るような程度にまで再加熱される。
【０００９】
以上概略を述べた空調回路１に加えて、車両はエンジンの冷却回路１２をも備えている。この回路は、４／２方向弁１５によって相互に流体的に接続されている２つの部分１３及び１４を含んでいる。部分１３には、エンジン１６、ラジエータ１７、排気ガス熱交換器１８、サーモスタットバルブ１９、及び熱交換器２０の熱交換流路が配置されているのに対して、部分１４には、加熱ポンプ２２、熱交換器２３の熱交換流路、及び加熱用熱交換器２４が含まれる。この場合、熱交換器２０の反対側の熱交換流路は、蒸発器５の下流側で分岐している回路１の二次ライン２１に組み込まれており、熱交換器２３の熱交換流路はバイパスライン６に設けられているその反対側の流路と熱的に連結されている。熱交換器２４は、蒸発器５と共に、空調システムの空調ボックス２５の中に配置される。
【００１０】
さらに、車室内の温度並びにそれに加えて湿度も、適切なセンサーを用いた測定技術によって記録される。湿度を検知するセンサーは１個以上の窓に対応させるのが好ましい。低温時における窓ガラスの曇りを基本的に避けるために、まず最初に回路１がヒートポンプモードで起動され、続いて、高温の冷媒が、圧縮機２によって、バイパスライン６、分岐ライン７、及び絞り弁４を経由して蒸発器５に送られる。蒸発器５は、まず最初に、そこを通過する空気流に熱の大部分を放出することによって車室内を加熱する。同時に、回路１２の熱交換器２３において、上記冷媒は、エンジンの冷却回路１２の冷却剤に熱を伝達しつつある。この段階では、冷却回路１２は、その２つの部分１３及び１４が、４／２方向弁１５によって流体的にもまた熱の移動に関しても相互に完全に絶縁された状態に連結されている。従って、加熱ポンプ２２は、冷却回路１２の冷却剤を部分１４の中で循環するだけである。
【００１１】
もし、温度が予め定められた温度範囲内にあり、湿度が定められた限界値に達して、許容し難い窓ガラスの曇りが引き続いて生じると、絞り弁４が温度及び湿度センサーからの信号によって制御され、車室内用熱交換器５の上流側における回路１の冷媒の質量流量が僅かな低流量に絞られる。この操作によって、車室内用熱交換器５を通過する空気流れの中に含まれる水分は、少なくともかなりの部分が車室内用熱交換器５に凝縮される。一方、熱交換器５の表面にすでに凝縮してしまっている水分は、熱交換器５にそのまま留まっている。冷却回路１２の部分１４内で循環している冷却剤は、この間に、最初の加熱段に続いて、熱交換器２３を経由して回路１から熱の供給を受けてすでに加熱されている。この時点で、熱交換器２４が蒸発器５の初期機能を果たし、それを通過する空気流れによって車室内を加熱する。この場合、熱交換器２４は、蒸発器５の上流側で冷媒の質量流量が絞られる結果として生じる加熱出力の損失を補償し、同時に、蒸発器５は車室内に送られる空気を乾燥する。
【００１２】
熱源として機能する熱交換器２４による車室内の加熱は、車室内の温度が、比較的高い湿度レベルにおいても窓ガラスにいかなる曇りの沈積も生じることがないような所定の温度範囲の上限を超えるまで継続する。その後、絞り弁４が上記のセンサーによって再度開かれ、回路１の冷媒の質量流量が、車室内を蒸発器５のルートによって十分加熱し得るように増大する。熱交換器２４は全く不要になるわけではないとしても、その役割は従属的なものとなり、空気はほとんどそれを通過しない。
【００１３】
この段階になると、冷却回路１２に継続して導入される熱を、エンジン１６及びラジエータ１７を加熱するために全体的に使用することが可能になる。この場合は、４／２方向弁１５をそれに対応して連結し、２つの回路部分１３及び１４を流体的に相互に連結する。
【００１４】
車室内を、回路１の外部に配置された別の熱源によって加熱することは考え得ることであるが、いずれにしろすでに存在しているエンジン冷却回路１２の加熱用熱交換器２４を熱源として用いることが、スペース節約の観点からきわめて有利である。
【００１５】
さらに、４／２方向弁１５を回路１２に設けない方式も可能である。この方式の場合は、２つの回路部分１３及び１４を相互に切り離す可能性が排除される。この方式はエンジン冷却回路１２の構造を簡素化するが、回路１からこの冷却回路１２に導入された熱が、部分１４を通してのみ配分されるのではなく、全回路１２を通して配分されるので、車室内の加熱がきわめて遅くなり、最悪の場合は不十分な加熱しかできない結果を招来する。また、構造の簡素化を意味するものとして、熱交換器２３を取り止めることも考えられる。この場合は、２つの回路１及び１２の間の唯一の連結が、熱交換器２０によって行われることになるが、この熱交換器２０は車室内の加熱には全く効果を有しない。この場合は、エンジンがコールド状態であれば、車室内の加熱は行われない。エンジンの急速加熱は、主として、比較的小型のエンジン設計において実現され、従って、車室内の半ば快適な加熱も、このエンジン設計においてのみ期待し得るのである。これとは対照的に、熱交換器２３を装備すると、圧縮機の出力を、車室内の急速かつ快適な加熱に容易に用いることができる。
【００１６】
さらに、空調システムを循環空気に切り換え、従って新鮮空気の供給を停止すると、車室内の加熱が効率と速さの点で改善される。この場合、冷媒は、その熱を熱交換器２３において放出し、車室内用熱交換器５の表面温度が窓ガラスに曇りを生じる露点温度未満となるような、温度と連関する圧力に、絞り弁４において絞り込まれる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】自動車の空調システムの空調回路を示すフロー図である。
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【国際調査報告】
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