(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンプレッサ（１０）とコンデンサ（１２）と減圧装置（１４）と蒸発器（１６）とを備え、冷却流体が流通可能な、空調回路であって、
コンデンサ（１２）が、内部熱交換器（３０）の第１の分岐部（２８）に接続された第１の出口（２６）と、第２の減圧装置（３４）を通して前記内部熱交換器の第２の分岐部（３６）に接続された第２の出口（３２）とを有し、
内部熱交換器の第１の分岐部（２８）は、回路の減圧装置（１４）に接続され、内部熱交換器の第２の分岐部（３６）は、コンプレッサ（１０）の上流に接続され、
コンデンサ（１２）と内部熱交換器（３０）と第２の減圧装置（３４）とは、回路内に設置することができるモジュール（２０）のユニットの形で配置されていることを特徴とする空調回路。
【請求項２】
単一モジュール（２０）が、１つの入口（２２）と２つの出口（３８）（４２）を有していることを特徴とする、請求項１に記載の空調回路。
【請求項３】
単一モジュールの入口（２２）は、コンプレッサ（１０）から突出するパイプ（２４）に接続することができ、単一モジュールの第１の出口（３８）は、減圧装置１４に引き込まれるパイプ（４０）に接続することができ、単一モジュールの第２の出口（４２）は、コンプレッサの入口（１０）に引き込まれる分流パイプ（４４）に接続することができるようになっていることを特徴とする、請求項２に記載の空調回路。
【請求項４】
第２の減圧装置（３４）が、コンデンサ（１２）の第２の出口（３２）と内部熱交換器（３０）の第２の分岐部（３６）との間に直接設置されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の空調回路。
【請求項５】
単一モジュール（２０）と減圧装置（１４）の間に設置されたアキュムレータ（４６）または蒸発器（１６）とコンプレッサ（１０）の間に設置されたボンベ（５８）を有していることを特徴とする、請求項４に記載の空調回路。
【請求項６】
単一モジュール（２０）が、第２の減圧装置（３４）と内部熱交換器（３０）の第２の減圧装置（３４）との間に設置されたアキュムレータ（５８）とを有していることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の空調回路。
【請求項７】
第２の減圧装置（３４）が、外部制御タイプであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の空調回路。
【請求項８】
第２の減圧装置（３４）が、サーモスタットタイプであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の空調回路。
【請求項９】
冷却流体が、気体相及び液体相として存在し、コンデンサ（１２）が、冷却流体の凝縮を行うようになっていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の空調回路。
【請求項１０】
冷却流体が、超臨界圧サイクルにしたがって作動するために気体相としてのみ存在し、コンデンサ（１２）が、冷却流体の冷却のための気体式冷却器を構成していることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の空調回路。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載されている空調回路の一部であるコンデンサ（１２）と内部熱交換器（３０）と第２の減圧装置（３４）とを有する単一モジュ
ール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、特に自動車車両用の空調回路に関するものである。
【０００２】
従来の空調回路には、冷却流体、一般的には、２つの異なる相、すなわち気体相と液体相として存在するフッ素を含む化合物が流れている。このような回路は、主に、コンプレッサ、コンデンサ、減圧装置、蒸発器を備え、その順番で冷却流体が流れる。
【０００３】
気体相における冷却流体は、コンプレッサによって圧縮され、続いて、空気の流れが通過するコンデンサの中で液体相に変化し、次に減圧装置によって低圧に減圧され、最後には、蒸発器の中で蒸気相に変化し、その蒸発器を空気の流れが通り、以下同じように続く。蒸発器内では、冷却流体は、空気の流れの熱を吸収し、この空気の流れは、このようにして、たとえば自動車車両の居住空間内に送られるために冷却される。
【０００４】
さらに、冷却流体は、従来の空調回路の場合のような２つの相ではなく、ただ１つの相、すなわち気体相としてしか存在しないため、“超臨界圧”と呼ばれるサイクルにしたがって、たとえば二酸化炭素（ＣＯ２）のような天然の冷却流体によって作動する空調回路も知られている。
【０００５】
超臨界圧サイクルにしたがって作動する空調回路は、主に、コンプレッサ、気体式冷却器（または“ガスクーラー”と呼ばれる）、内部熱交換器、減圧装置、蒸発器、アキュムレータを備えている。このようにして、従来のコンデンサに代わって、気体式冷却器が使用され、可変高圧の下で熱を放散する。
【０００６】
従来の空調回路においては、通常、コンプレッサとコンデンサの間に設置されたボンベ、もしくは蒸発器とコンプレッサの間に設置されたアキュムレータが設けられ、そのため、コンデンサの出口において、冷却流体の過冷却を制御することができない。
【０００７】
この不都合を解消するために、過冷却の制御及び改善のためのさまざまな技術が提案されてきた。
【０００８】
第１の解決策は、ボンベの後に第３の熱交換器を設けることによって、過冷却を強制的に発生させるというものである。このようにして、コンデンサ、ボンベ、過冷却モジュールのアセンブリを形成し、それをただ１つのモジュールにまとめることができる。
【０００９】
第２の解決策では、ボンベとコンデンサの間に設置された減圧装置（内部または外部制御型）を使用することによって、過冷却を強制的に引き起こすようにしている。
【００１０】
第３の解決策では、蒸発器の出口における冷気によって、コンデンサの出口の熱い液体を冷却する内部熱交換器が使用される。
【００１１】
第２の解決策は、とりわけ、天然の冷却流体、特に二酸化炭素によって、超臨界圧サイクルにしたがって作動するのに特に適している。
【００１２】
これらすべての従来の空調回路は、特に、回路の種々の構成部品間で、数多くの結線を必要とするという不都合を有している。
【００１３】
本発明は、特に、このような不都合を解消することを目的としている。
【００１４】
そこで、本発明は、冒頭で定義したタイプの空調回路であって、コンデンサが、内部熱交換器の第１の分岐部に接続された第１の出口と、第２の減圧装置を通して内部熱交換器の第２の分岐部に接続された第２の出口とを備え、内部熱交換器の第１の分岐部は、回路の減圧装置に接続され、内部熱交換器の第２の分岐部は、コンプレッサの上流に接続され、さらにコンデンサと内部熱交換器と第２の減圧装置は、回路内に設置することができる単一モジュールの形で配置されているものに関する。
【００１５】
このようにして、本発明によると、単一モジュールの中に、コンデンサと内部熱交換器と第２の減圧装置とを組み込むことをができる。
【００１６】
その結果、特に結線の数が減り、ダクトの全長が短くなり、さらにモジュラリティをもたせることができるという利点が得られる。
【００１７】
本発明の回路においては、前述のように、コンデンサの出口で、冷却流体が２つの部分に分割され、その第１の部分は、第２の減圧装置を通り、冷却流体の第２の部分を冷却する。第１の部分は、第２の部分の過冷却に役立ち、第２の部分は、減圧装置に向って誘導される。この第１の部分は、コンプレッサの吸い込みに向って直接送り返される。
【００１８】
本発明の他の特徴によれば、単一モジュールは、１つの入口と２つの出口のみを備えている。
【００１９】
有利なことに、単一モジュールの入口は、コンプレッサから突出するパイプに接続することができ、単一モジュールの第１の出口は、減圧装置に引き込まれるパイプに接続することができ、単一モジュールの第２の出口は、コンプレッサの入口に引き込まれる分流パイプに接続することができる。
【００２０】
本発明の第１の実施形態においては、第２の減圧装置は、コンデンサの第２の出口と、内部熱交換器の第２の分岐部との間に直接設置される。
【００２１】
その場合、回路はさらに、単一モジュールと減圧装置との間に設置されたアキュムレータまたは蒸発器とコンプレッサとの間に設置されたボンベを有していると有利である。
【００２２】
本発明の第２の実施形態においては、単一モジュールは、さらに、第２の減圧装置と熱交換器の第２の分岐部との間に設置されたアキュムレータを備えている。
【００２３】
第２の減圧装置は、外部制御タイプ、もしくはサーモスタットタイプとすることができる。
【００２４】
本発明の回路は、気体相及び液体相として存在する冷却流体とともに使用することができる。このときコンデンサは、冷却流体の凝縮を行う。
【００２５】
回路はまた、超臨界圧サイクルにしたがって、気体相としてのみ存在する冷却流体とともに使用することができ、このときコンデンサは、冷却流体の冷却のための気体式冷却器を構成する。
【００２６】
他の態様においては、本発明は、以上に規定したような空調回路の一部をなすことができ、かつコンデンサ、内部熱交換器、第２の減圧装置を備える単一モジュールに関するものである。
【００２７】
添付の図面を参照して、単に例示的なものとして、以下に実施形態の詳細を説明する。
【００２８】
図１に示す空調回路は、主に、コンプレッサ１０、コンデンサ１２、減圧装置１４、蒸発器１６を備え、その順番に冷却流体を流すことができる。
【００２９】
この空調回路は、２つの相、すなわち気体相と液体相として存在する冷却流体とともに作動する従来の回路の形で製作することができる。その場合、気体相における冷却流体は、コンプレッサ１０によって圧縮され、コンデンサ１２の中で液体相に変化し（コンデンサには、空気の流れが通過する）、次に減圧装置１４によって低圧に減圧され、さらに最後に蒸発器１６の中で蒸気相に変化する。蒸発器には、空気の流れＦが通過する。こうして、この空気の流れが冷却され、押出しポンプ１８の作用によって、自動車の居住空間内に送られる。
【００３０】
この回路はまた、超臨界圧サイクルにしたがって、たとえば二酸化炭素のような天然の冷却流体とともに作動することができる。この場合、冷却流体は、常に気体相として存在する。同様の場合には、コンデンサ１２は、冷却流体の冷却に役立つ“気体式冷却器”を構成する。
【００３１】
本発明によれば、コンデンサ１２は、コンプレッサ１０から突出するパイプ２４に接続することができる入口２２を備える単一モジュール２０の一部をなしている。
【００３２】
コンデンサ１２は、“内部熱交換器”と呼ばれる熱交換器３０の第１の分岐部２８に接続された第１の出口２６と、第２の減圧装置３４を通して、熱交換器３０の第２の分岐部３６に接続された第２の出口３２とを備えている。
【００３３】
熱交換器２０は、ここでは、同一流体、すなわち冷却流体の２つの部分間の熱交換を行うことができるため、“内部熱交換器”と呼ばれる。
【００３４】
コンデンサ１０ならびに熱交換器３０、及び第２の減圧装置３４は、単一モジュール２０の一部をなしている。この単一モジュールは、さらに、減圧装置１４に引き込まれるパイプ４０に接続することができる第１の出口３８と、コンプレッサ１０の入口に引き込まれる分流パイプ４４に接続することができる第２の出口４２とを備えている。
【００３５】
パイプ４０は、アキュムレータ４６に達するが、このアキュムレータは、パイプ４８によって減圧装置１４に接続されている。この減圧装置は、パイプ５０によって蒸発器１６に接続されている。蒸発器１６は、パイプ５４によってボンベ５２に接続されている。ボンベ５２は、パイプ５６によってコンプレッサの入口に接続されている。分流パイプ４４は、コンプレッサ１０の上流でパイプ５６の中に通じている。
【００３６】
その結果、コンデンサ１２から突出する冷却流体の第１の部分は、減圧装置３４を通って、冷却流体の第２の部分を冷却する。このようにして、冷却流体の第１の部分は、減圧装置１４に向って誘導される第２の部分を過冷却することができる。こうして、この第１の部分は、コンプレッサの吸い込みに直接送り返される。
【００３７】
このようにして、モジュール２０は、回路内に組み込まれる準備ができ、１つの入口と２つの出口のみを備えるアセンブリを構成する。さらに、このことから、減圧装置１４に向って誘導され、その後に、蒸発器１６とボンベ５２を介して、コンプレッサの吸い込みに送り返される冷却流体の部分の過冷却を改善することができる。
【００３８】
図１の回路において、アキュムレータ４６及びボンベ５２のいずれかを削除することができる点に留意されたい。
【００３９】
好適な実施形態においては、減圧装置３４は、外部制御型減圧装置、もしくは、回路のループの熱負荷に応じて、熱交換器３０の分岐部３６に向かう通路を開くサーモスタット型減圧装置とすることができる。
【００４０】
熱負荷が大きい場合にのみ、過冷却が必要となる。
【００４１】
コンデンサゾーンにおけるモジュールの配置は、外部温度と回路の熱負荷との総合をなし、非常に容易なサーモスタットの調節が可能となる。
【００４２】
送り出し温度、または凝縮温度自体に応じた調節が十分に行なわれることは明らかである。
【００４３】
外部制御型減圧装置を使用することによって、操作がより正確なものになるとともに、回路をより最適化された状態で、使用される点に留意されたい。
【００４４】
熱交換器３０とコンプレッサ１０の吸い込みとの間の結線には、コンプレッサに向って集中する二本のライン（パイプ４４及び５６）の圧力を均衡にするために、負荷損失エレメントを設けることができる。
【００４５】
図２は、本発明の空調回路のより洗練された実施形態を示す。図２の回路は、主に、図１と同じ構成部品を備えており、共通の構成部品には同じ符合を付してある。
【００４６】
主な相違は、モジュール２０が、第２の減圧装置３４と、内部熱交換器３０の第２の分岐部３６との間に設置されるアキュムレータ５８を有しているという点である。
【００４７】
さらに、図１の回路のアキュムレータ４６とボンベ５２は削除されている。
【００４８】
この実施形態は、とりわけ、超臨界圧に応じて作動する、天然の冷却流体、特に二酸化炭素に適している。
【００４９】
高圧ライン（コンプレッサ１０とコンデンサ１２の間のパイプ２４）が気体状態であるため、冷却流体の備蓄は、低圧ラインで行なわれることが義務づけられる。
【００５０】
このようにして、アキュムレータを取付けるための主要ラインと平行して、第２の低圧ラインが利用される。
【００５１】
熱交換器３０の上流に位置するアキュムレータ５８の配置は、コンプレッサに向って流れる気体の過熱を行い、そのため、コンプレッサの故障の危険を防ぐことができる。
【００５２】
さらに、モジュール２０に組み込むことを可能にするために、図１のボンベ５２と類似のボンベを配置することも可能である。
【００５３】
図２の回路の場合には、減圧装置３４は、外部制御型減圧装置、もしくは内部制御型減圧装置とすることができる。
【００５４】
回路が、天然の冷却流体、とりわけ二酸化炭素とともに作動する場合、ループの制御は、高圧に応じて行われる。外部環境と熱を正確に交換することができるように、この高圧を十分なレベルで監視するのが好ましい。このことは、外部制御型減圧装置の使用を前提とする。
【００５５】
サーモスタット減圧装置を使用すると、蒸発器の上流における高圧の調節がなされるため、この蒸発器の入口において、内部検査型減圧装置の使用が可能となる。
【００５６】
コンデンサ１２、熱交換器３０、減圧装置３４、さらに場合によってはアキュムレータ５８を組み込む単一モジュール２０は、熱交換器技術において、それ自体良く知られた手段によって製作することができる。
【００５７】
図３は、図１の空調回路の一部をなすことができる単一モジュール２０の実施例を示している。図１の回路と共通の要素には、同じ符合を付してある。
【００５８】
単一モジュール２０は、熱交換用フィンを形成する波形の挿入部品６０と交互に設置された多数の管５８によって形成されたコンデンサ１２を備えている。管５８は、片側は収集ボックス６２内に、反対側は収集ボックス６４内に通じている。
【００５９】
収集ボックス６２は、概ね垂直方向に沿って延在し、内側は、高方から低方に向って、連続する４つの区画６６、６８、７０、７２を画定している。コンデンサ１２の入口２２は、区画６８に連絡している。
【００６０】
収集ボックス６４は、概ね垂直方向に沿って延在し、内側は、高方から低方に向って、連続する４つの区画７４、７６、７８、８０を画定している。区画７４及び８０は、収集ボックス内に組み込まれる垂直ダクト８２によって、互いに連絡しているのが好ましい。
【００６１】
冷却流体は、矢印で示すように、区画６８、７６、７０、７８、７２、８０を連続的に通過することによって、管５８の中を何度か流れる。次に、冷却流体は、ダクト８２を通過することによって区画７４に達し、さらに区画６６に達する。
【００６２】
コンデンサ１２の上方には、短管の束によって製作された第１の分岐部２８と、長管の束によって製作された第２の分岐部３６とによって形成される内部熱交換器３０が取付けられ、長管は、短管とともに差込まれる。
【００６３】
２つの分岐部２８及び３６は、それぞれ、収集ボックス６２と６４の上方に位置する２つの収集スペース８４と８６の間に配置される。
【００６４】
収集スペース８４は、第１の分岐部２８の短管が通じている側壁８８と、第２の分岐部３６の長管が通じている内側仕切り９０とを有している。収集スペース８４は、その内側で、第１の分岐部２８と区画６６を連絡させる区画９２と、出口４２と第２の分岐部３６を連絡させる区画９４を画定している。
【００６５】
収集スペース８６は、第１の分岐部２８の短管が通じている側壁９６と、第２の分岐部３６の長管が通じている仕切り９８を有している。このようにして、収集スペース８６は、２つの区画を画定している。第１の分岐部及び出口３８と連絡する区画１００と、ダクト８２の出口３２と第２の分岐部３６を連絡させる区画１０２である。そのため、収集スペース８６は、その下部に、ダクト８２内に備えられた出口３２と連絡する入口用ダクト１０４を備えている。このダクト１０４には、減圧装置３４が収容されている。
【００６６】
単一モジュール２０の出口３８及び４２は、それぞれ、収集スペース８６と収集スペース８４とに設けられている。
【００６７】
このようにして、コンデンサの出口では、冷却流体の一部が、第１の分岐部２８内を流れ、さらに収集スペース８６の出口３８からモジュールを離れる。冷却流体の他の部分は、出口３２からコンデンサを離れ、減圧装置３４を通って、第２の分岐部３６に達し、収集スペース８４の出口４２から出て行く。
【００６８】
図４に示す単一モジュール２０は、図３の変形形態をなし、図２の回路の一部をなすことができる。図２と共通の要素には、同じ符合を付してある。
【００６９】
図３のモジュールと比べて主な相違は、ダクト８２の出口３２が、概ね垂直方向に延在するタンクの形状を有するアキュムレータ５８と連絡しているという点にある。
【００７０】
出口３２には減圧器３４が収容されている。アキュムレータ５８には、Ｕ字形ダクト１０６が収容されている。このダクトは、上部に位置する入口１０８と、収集スペースの入口用ダクト１０４と連絡する、上部に設置された出口１１０とを有している。
【００７１】
このようにして、内部熱交換器３０の第２の分岐部３６は、アキュムレータ５８を介して供給される。
【００７２】
本発明の回路及び単一モジュールには、数多くの変形実施形態が考えられる。
【００７３】
本発明の適用分野は、自動車車両用の空調には限定されない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による自動車車両用空調回路を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施形態による自動車車両用空調回路を示す図である。
【図３】図１の空調回路の一部をなすことができるモジュールの断面図である。
【図４】図２の空調回路の一部をなすことができるモジュールの断面図である。
【符号の説明】
１０、１２  コンプレッサ
１４  減圧装置
１６  蒸発器
１８  押出しポンプ
２０  単一モジュール
２２  入口
２４  パイプ
２６  出口
２８  分岐部
３０  内部熱交換器
３２  出口
３４  減圧装置
３６  分岐部
３８  出口
４０  パイプ
４２  出口
４４  分流パイプ
４６  アキュムレータ
４８、５０  パイプ
５２  ボンベ
５４、５６  パイプ
５８  アキュムレータ
６０  波形の挿入部品
６２、６４  収集ボックス
６６、６８、７０、７２  区画
７４、７６、７８、８０  区画
８２  垂直ダクト
８４、８６  収集スペース
８８  側壁
９０  内側仕切り
９２、９４  区画
９６  側壁
９８  仕切り
１００、１０２  区画
１０４  入口用ダクト
１０６  Ｕ字形ダクト
１０８  入口
１１０  出口
Ｆ  空気の流れ
【図１】
0004870867.tif 000002
【図２】
0004870867.tif 000003
【図３】
0004870867.tif 000004
【図４】
0004870867.tif 000005