(57)【要約】【課題】高圧のＣＯ2に対処し得る弁、適宜サイズのアキュムレーター、全可逆システムにおける高いシステム圧力に耐え得るシステム内熱交換器が必要となる、といった実用上の問題の無いＣＯ2ヒートポンプシステム及びその製造方法を提供することである。【解決手段】冷却システム１０が空調又は冷却（Ａ／Ｃ）モードで運転される間、冷媒のＣＯ2がコンプレッサ１２から第１蒸発器１４に入り、次いで第２蒸発器１８に入る。液体冷却材が第２冷却材ループ１９を通して流動し、冷媒温度を一層低下させるが、第２蒸発器１８の熱負荷は空冷式第１蒸発器１４のそれよりも小さくなり得る。第２蒸発器を出た冷媒は膨張装置または膨張弁２２に向かう前に吸引ライン内熱交換器２０の高圧側に流入し、膨張弁２２を出た後、空気対冷媒式蒸発器２４に流入する。【選択図】図１Ａ
2009008383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷室に熱を提供する加熱モード及び荷室を除熱する冷却モードの何れをも有する冷却システムであって、
第１冷媒回路の冷媒の熱を空気に移行させるための第１熱交換器を含む第１冷媒回路と、
第２冷媒回路にして、空気の熱を該第２冷媒回路に移行させるための第２熱交換器を含む第２冷媒回路と、
第３冷媒回路にして、該第３冷媒回路の冷媒の圧力を増大するコンプレッサと、該コンプレッサに連結されて該コンプレッサの熱を受け、第１冷媒回路を通して移動する冷媒と、第３冷媒回路を通して移動する冷媒との間に熱交換が生じ得るように第１冷媒回路に連結した凝縮器と、第３冷媒回路の冷媒の圧力を減少させる膨張装置と、該膨張装置に連結され、第２冷媒回路を通して移動する冷媒と、第３冷媒回路を通して移動する冷媒との間に熱交換が生じるように第２冷媒回路に連結した蒸発器とを含み、加熱及び冷却の両運転モード時に冷媒が該第３冷媒回路内を共通方向に沿って移動する第３冷媒回路と、
を含み、
加熱及び冷却の両運転モード時の、第１冷媒回路、第２冷媒回路、第３冷媒回路の各間での冷媒移動が防止される冷却システム。
【請求項２】
凝縮器が液冷式ガスクーラである請求項１の冷却システム。
【請求項３】
液冷式ガスクーラーに直列に連結され且つコンプレッサ及び膨張装置の少なくとも一方に連結した空冷式ガスクーラーを更に含む請求項２の冷却システム。
【請求項４】
蒸発器が液体加熱式の蒸発器である請求項１の冷却システム。
【請求項５】
液体加熱式の蒸発器と直列に連結され且つ膨張装置及びコンプレッサの少なくとも一方に連結した空気加熱式の蒸発器を更に含む請求項４の冷却システム。
【請求項６】
第３冷媒回路内で凝縮器、膨張弁、蒸発器、コンプレッサに連結した吸引ライン熱交換器を更に含む請求項１の冷却システム。
【請求項７】
第３冷媒回路の冷媒が二酸化炭素である請求項１の冷却システム。
【請求項８】
第１熱交換器と第２熱交換器とを単一の熱交換器としてまとめた請求項１の冷却システム。
【請求項９】
加熱モード運転時に冷却システムに熱を提供するための、第１冷媒回路、第２冷媒回路、第３冷媒回路とは別個の熱源を更に含む請求項１の冷却システム。
【請求項１０】
荷室を加熱するための加熱モードと、荷室を除熱するための冷却モードとを何れも有する冷却システムであって、
コンプレッサ、蒸発器、膨張装置、凝縮器、を経る第１冷媒回路にして、冷却システムの加熱モード及び冷却モードの各運転時に冷媒を第１冷媒回路に沿った方向で移動させるための流路を画定する第１冷媒回路と、
第１冷媒ポンプを含み、凝縮器と、熱交換器とを経る第２冷媒回路と、
第２冷媒ポンプを含み、蒸発器と、熱交換器とを経る第３冷媒回路とを含み、
前記第２冷媒ポンプが冷却システムの加熱モード運転時に動作され、冷却システムの冷却モード運転時は停止される、
冷却システム。
【請求項１１】
第２冷媒回路が第１冷媒回路から離間され、かくして、第１冷媒回路及び第２冷媒回路間での冷媒の移動が防止され、第２冷媒回路が凝縮器を貫いて伸延され、かくして、第１冷媒回路を通して移動する冷媒と、第２冷媒回路を通して移動する冷媒との間に熱交換が生じる請求項１０の冷却システム。
【請求項１２】
第３冷媒回路が第１冷媒回路から離間され、かくして、第１冷媒回路及び第３冷媒回路間での冷媒移動が防止され、第３冷媒回路が蒸発器を貫いて伸延され、かくして、第１冷媒回路を通して移動する冷媒と、第３冷媒回路を通して移動する冷媒との間に熱交換が生じる請求項１０の冷却システム。
【請求項１３】
第１冷媒回路が吸引ライン熱交換器を含む請求項１０の冷却システム。
【請求項１４】
熱交換器が、第１熱交換器コア及び第２熱交換器コアを含み、第１熱交換器コアが第２冷媒回路と関連し、第２熱交換器コアが第３冷媒回路と関連する請求項１０の冷却システム。
【請求項１５】
冷却システムの加熱モード運転時に冷却システムに熱を提供するための、第１冷媒回路、第２冷媒回路、第３冷媒回路、とは別個の熱源を更に含む請求項１０の冷却システム。
【請求項１６】
蒸発器が液体加熱式蒸発器であり、凝縮器が液冷式ガスクーラーである請求項１０の冷却システム。
【請求項１７】
液冷式ガスクーラーと直列に連結した空冷式ガスクーラーを更に含む請求項１６の冷却システム。
【請求項１８】
液体加熱式蒸発器と直列に連結した空気加熱式蒸発器を更に含む請求項１６の冷却システム。
【請求項１９】
冷却システムの運転方法であって、
冷却システムの冷却モード運転時に、冷媒をコンプレッサ、蒸発器、膨張装置、凝縮器を経る方向で冷媒回路に沿って送ること、
冷却システムの冷却モード運転時に第１ポンプを作動させて熱交換器を通して冷媒を循環させること、
冷却システムの冷却モード運転時に荷室の熱を冷媒回路内の冷媒に移行させること、
冷却システムの加熱運転モード時に第１ポンプを停止すること、
冷却システムの加熱運転モード時に冷媒回路に沿った方向で冷媒を送ること、
冷媒回路の加熱運転モード時に第２ポンプを作動させて熱交換器を通して冷媒回路の冷媒と熱交換関係下に冷媒を循環させること、
冷却システムの加熱運転モード時に冷媒回路内の冷媒の熱を荷室に移行させること、
を含む方法。
【請求項２０】
冷却システムの加熱運転モード時に、冷媒回路とは別個の熱源により冷媒を加熱することを更に含む請求項１９の方法。
【請求項２１】
冷媒回路に沿って設けた吸引ライン熱交換器を使用して冷媒を冷却することを更に含む請求項１９の方法。
【請求項２２】
冷却システムの冷却運転モード時に、空気加熱式蒸発器及び液体加熱式蒸発器を使用して冷媒を加熱することを更に含む請求項１９の方法。
【請求項２３】
冷却システムの加熱運転モード時に、空冷式凝縮器及び液冷式凝縮器を使用して冷媒を冷却することを更に含む請求項１９の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件出願は２００７年６月８日に出願された米国仮特許出願番号第60/933,713号の優先権を主張するものである。
本発明は冷却システムに関し、詳しくは、空気加熱モード又はヒートポンプモード及び空調モード又は冷却モードの何れをも有する遷臨界システム又はＣＯ2冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＯ2ヒートポンプシステムはその原理上、Ａ／Ｃモード蒸発器をＨＰモードガスクーラーとして動作させ、Ａ／ＣモードガスクーラーをＨＰモード蒸発器として動作させるようにシステムサイクル内での流れ方向を変えてやることで、ヒートポンプモード又は加熱（ＨＰ）モードから空調モード又は冷却（Ａ／Ｃ）モードに切り換えることができる。しかしながらこの方法には、これに限定しないが、高圧のＣＯ2に対処し得る弁、適宜サイズのアキュムレーター、全可逆システムにおける高いシステム圧力に耐え得るシステム内熱交換器が必要となる、といった幾つかの実用上の問題がある。
【０００３】
【特許文献１】米国仮特許出願番号第60/933,713号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
高圧のＣＯ2に対処し得る弁、適宜サイズのアキュムレーター、全可逆システムにおける高いシステム圧力に耐え得るシステム内熱交換器が必要となる、といった実用上の問題の無いＣＯ2ヒートポンプシステム及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、冷却材ループを二重化し、熱交換器を増設することにより、システム内での冷媒の流れ方向を変えずにＨＰ及びＡ／Ｃの両モード下に動作させ得るようにした冷却システムが提供される。本冷却システムは、エンジン停止状態のトラックの車室の冷暖房用途で使用するのが望ましい。ある実施例ではＣＯ2が少なくとも１つの冷媒回路内で冷媒として使用される。
ある実施例では本発明は、荷室を加熱する加熱モードと、荷室を除熱する冷却モードの何れをも備える冷却システムを提供する。本冷却システムには第１、第２、及び第３の各冷媒回路が含まれ、第１冷媒回路は、この第１冷媒回路の冷媒の熱を空気に移行させる第１熱交換器を含み、第２冷媒回路は、空気の熱をこの第２冷媒回路に移行させる第２熱交換器を含む。第３冷媒回路は、この第３冷媒回路の冷媒の圧力を増大させるためのコンプレッサと、このコンプレッサから冷媒を受けるべくコンプレッサに連結され且つ第１冷媒回路にも連結され、かくして第１冷媒回路を流れる冷媒と、第３冷媒回路を流れる冷媒との間に熱交換が生じるようにした凝縮器と、第３冷媒回路の冷媒の圧力を低下させる膨張装置と、この膨張器と第２冷媒回路とに連結され、かくして第２冷媒回路を流れる冷媒と、第３冷媒回路を流れる冷媒との間に熱交換が生じるようにした蒸発器と、を含む。冷媒は、加熱及び冷却の両モード下に第３冷媒回路に沿って移動し得ると共に、両モード下での第１、第２、第３の各冷媒回路間移動が防止され得る。
【０００６】
他の実施例において、本発明によれば、荷室を加熱する加熱モードと、荷室を除熱する冷却モードとの何れも備える冷却システムが提供される。本冷却システムには、コンプレッサと、蒸発器と、膨張装置と、凝縮器とを経る第１冷媒回路が含まれ得、この第１冷媒回路に沿って、冷却システムの加熱及び冷却の各モード動作時に冷媒が移動する冷媒流路が画定され得る。本冷却システムには、第１冷媒ポンプを含み且つ凝縮器と熱交換器とを経る第２冷媒回路と、第２冷媒ポンプを含み且つ蒸発器と熱交換器とを経る第３冷媒回路とが更に含まれ得る。第２冷媒ポンプは、加熱モード中に動作され、冷却モード中は停止され得る。
【０００７】
本発明によれば、冷却システムの運転方法も提供される。本方法には、冷却システムの冷却モード運転時に冷媒をコンプレッサ、蒸発器、膨張装置、凝縮器、の順で冷却回路に沿って送ること、冷却システムの冷却モード運転時に第１ポンプを動作させて熱交換器内で冷媒を循環させ、冷却システムの冷却モード運転時に荷室の熱を冷媒回路内の冷媒に移行させること、が含まれる。本方法には、冷却システムの加熱モード運転時に第１ポンプを停止させること、冷却システムの加熱モード運転時に冷媒を冷却回路に沿って送ること、冷却システムの加熱モード運転時に第２ポンプを作動させて冷媒を熱交換器を通して冷媒回路の冷媒との熱交換関係下に循環させること、冷却システムの加熱モード運転時に冷媒回路内の冷媒の熱を荷室に移行させること、が含まれ得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本明細書において、“取り付けた”、“連結した”又は“結合した”、“支持された”、“カップリングされた”及びその変形例は、特に断りのない限りその広い意味で用いられ、直接的及び間接的な形態のものを含むものとする。また、“連結した”又は“結合した”及び“カップリングされた”はその物理的又は機械的態様に限定されないものとする。
【０００９】
本明細書において、装置又は要素の方向に関する参照（例えば、“中央”、“上方”、“下方”、“前方”、“後方”、その他）は、本発明の説明を簡略化するためのみに使用されるものであって、これに限定しようとするものではない。また、“第１”、“第２”、“第３”とは、説明上使用されるものであって、相対的な重要度又は意義を表示又は付与するものではない。
【００１０】
図１Ａ及び図１Ｂには、本発明のいくつかの実施例に従う冷却システム１０が略示されている。冷却システム１０が空調又は冷却（Ａ／Ｃ）モードで運転される間、ＣＯ2はコンプレッサ１２を出た後、図１Ａ及び図１Ｂの実施例では空冷式ガスクーラー１４である第１蒸発器に入る。図１Ａの実施例では、冷媒流れは３本の実線矢印で示される。１つ以上の運転条件、加熱又は冷却における予測負荷、使用する冷媒のタイプ次第では、コンプレッサを出る冷媒は超臨界状態となる。本明細書ではＣＯ2を冷媒として参照するが、他の実施例では、これに限定しないが、水、Ｒ１２、エンジン冷却材、任意のその他有機系冷媒、Ｒ２４５ｆａ、グリコール、の如きを使用又は代替させることができる。図１Ａに示すように、ファン１６を、空気流通路開口に隣り合って又は沿って空冷式ガスクーラー１４上に位置決めし、冷媒の熱をこのファン１６の提供する周囲空気流れに移行させることで、空冷式ガスクーラー１４の熱が周囲環境に放熱される。
【００１１】
次いで、冷媒は、図１Ａの実施例では高温の第２冷却材ループ１９により冷却される液冷式ガスクーラー１８である第２蒸発器に入る。図１Ａの実施例では、Ａ／Ｃモードでのシステム運転中に液体冷却材が第２冷却材ループ１９を通して流れ（恐らくは空冷式ガスクーラー１４からの冷媒のそれよりも低い質量流量下に）、冷媒温度を一層低下させるが、この液冷式ガスクーラー１８の熱負荷は空冷式ガスクーラー１４のそれよりも小さくなり得る。他の実施例では、液冷式ガスクーラー１８の熱負荷は、空冷式ガスクーラー１４及び液冷式ガスクーラー１８の相対寸法形状や冷却能力、空冷式ガスクーラー１４及び液冷式ガスクーラー１８を貫き且つ横断して流れる冷媒及び冷却材の質量流量、空冷式ガスクーラー１４用のファン１６の有無、空冷式ガスクーラー１４及び液冷式ガスクーラー１８で使用する冷却材のタイプや冷却能力次第では、空冷式ガスクーラー１４が経験する熱負荷と実質的に同等又はそれ以上となる可能性がある。
【００１２】
図１Ａに示すように、液冷式ガスクーラーを出た冷媒は膨張装置または膨張弁２２に向かう前に更に冷却されるべく、吸引ライン内熱交換器（ＳＬＨＸ）２０（以下、熱交換器２０とも称する）の高圧側に流入し得る。膨張装置または膨張弁２２を出た冷媒は空気対冷媒式蒸発器２４に流入し得る。空気流通路開口に隣り合って又は沿って空気対冷媒式蒸発器２４上にファン（図示せず）を位置決めし得る。ある実施例では、冷却需要度が低い間はファンを停止させる及び又は冷却システム１０の電力消費量を制限して効率を改善する。ファンを停止する又は減速動作させる実施例では、空気対冷媒式蒸発器２４の熱負荷は、熱交換器２０から冷媒を受ける液体対冷媒式蒸発器２６のそれよりも遙かに小さい値に制限され得る。
【００１３】
液体対冷媒式蒸発器２６の場合、冷媒は蒸発し、別の、低温の第２冷却材ループ２８（以下、低温冷却材ループ２８とも称する）を出てこの液体対冷媒式蒸発器２６を通過して流れる冷却材（例えば、グリコール、水、Ｒ１２、エンジン冷却材、任意の有機系冷媒、Ｒ２４５ｆａ、空気、その他）から熱エネルギーを奪ってこの冷却材を冷却する。空気対冷媒式蒸発器２４は液体対冷媒式蒸発器２６の上流側又は下流側の何れかに配置可能である。この点は空冷式ガスクーラー１４に関する液冷式ガスクーラー１８の配置についても言えるが、Ａ／Ｃモード下に冷却システム１０を運転する間は、液冷式ガスクーラー１８内で液体の速度低下又は停滞が生じることによる過剰加熱及び又は沸騰を回避することが望ましい。
【００１４】
液体対冷媒式蒸発器２６を出た冷媒は吸引ライン内熱交換器２０内の高圧の冷媒に熱を放出し得る。吸引ライン内熱交換器２０の上流側の低圧側にアキュムレータ（図１Ａ〜図２Ｂには図示せず）を位置決めし得る。アキュムレータは別ユニットとし、又は吸引ライン内熱交換器２０に一体的に直結され得る。
低温冷却材ループ２８は、液体対冷媒式蒸発器２６の他に、この液体対冷媒式蒸発器２６の液体側を通して冷却液を移動させるための低温ポンプ２９を含み得る。冷却材の熱が液体対冷媒式蒸発器２６内で冷媒に移行される間、内部空間又は車室３２，例えばトラック又はその他自動車の車室のような空間に取り付け得る熱交換器冷却コア３０が、低温冷却材ループ２８からの熱を放散させるべく動作され得る。熱交換器冷却コア３０には、車室３２内の空気を冷却し及び又は車室３２の空気を除湿し得るファン又はブロワのような空気動作装置３４が付設され得る。ある実施例では、熱交換器冷却コア３０を通る又は横断する空気流れが露点以下に冷却されると、第２冷却材ループ１９を通して少量の冷却液が循環して車室（３本の点線矢印で示す）に流入する空気が再加熱される。
【００１５】
図１Ｂには加熱（ＨＰ）モード運転時の冷却システム１０を例示する。３つの実線矢印で示すように、冷媒はＡ／Ｃモード運転に関して先に説明したと同じ方向で冷却システム１０内を流動するが、空冷式ガスクーラー１４に隣り合うファン１６は停止され、高温の冷却液をポンプ３５により高温冷却材ループ１９を通してポンプ送りして液冷式ガスクーラー１８内の冷媒を冷却する。
低温冷却材ループ２８内の低温ポンプ２９を停止させ、空気対冷媒ファン３４を動作させ得る。これにより、高温の冷却材の熱を空気対冷却材熱交換器のヒーターコア３６内の空気流れに移行させて車室３２の内部を一層加熱することが可能になる。低温時にＨＰモードで冷却システム１０を運転する際の性能係数（ＣＯＰ）を向上させるため、廃熱源４２、例えば補助電源ユニット４４用の冷却システム４３の如きからの廃熱空気流れ４０を空気対冷媒式蒸発器２４を通して送ることができる。
他の実施例では、廃熱源及び又は別の廃熱源４２も同様に又は代替的に、液体対液体熱交換器蒸発器又は、一体的に積層した補助電源ユニット（ＡＰＵ）用クーラー及び蒸発器冷却材のループに熱を提供し得る。後者の場合、廃熱源４２を利用することで余分な空熱式蒸発器が無用化され、“クーラー”コアが、空間内の空気の追加熱源となり得る。
【００１６】
図２Ａ及び図２Ｂには本発明に従う冷却システム１０の別態様の実施例が例示される。
図２Ａ及び図２Ｂに示す冷却システムは図１Ａ及び図１Ｂに例示した先に説明した実施例と多くの点で類似しているため、両実施例間で一致しない機能構造部分及び要素を除き、図２Ａ及び図２Ｂの実施例の機能構造部分及び要素の詳しい説明（及びその代替物）については図１Ａ及び図１Ｂの実施例に関する先の説明が参照される。
図２Ａには冷却システム１０が簡略化して例示されている。本実施例の冷却システム１０では、低温冷却材ループ２８と、高温冷却材ループ１９と、ＡＰＵ冷却材システム４３の冷却材ライン４６とが相互に直接的にポンプ送りされ、各ループ１９及び２８で必要なのは液体ポンプ４７（ＡＰＵ冷却材ループポンプは含まない）のみである。
【００１７】
図２Ａに示すように、液体弁５０、５２、５４、５６、５８、５９からなる弁マトリクス４８を使用して、ＨＰ及びＡ／Ｃの各モード下に冷却材流れを所望位置に送ることができる。これにより、空気対冷媒式蒸発器２４が無用化され得、クーラーコア３０及びヒーターコア３６の機能を、ヒーター／クーラーコア６０の形の熱交換器としてまとめることが可能となる。
【００１８】
例えば、Ａ／Ｃモード運転時に弁５９（点線で示す）を開放し、弁５６及び５８（実線で示す）を閉じ、弁５２、５４を開放し、弁５０を閉じると、ＡＰＵ冷却材は低温冷却材ループ２８（液体対冷媒式蒸発器２６を加熱する）には流入せず、従って冷却材は高温ループ１９からは液冷式ガスクーラー１８に入らず、他方、低温冷却材ループ２８内の冷却材の熱が液体対冷媒式蒸発器２６内の冷媒に放熱され、この冷却材が、ヒーター／クーラーコア６０を通過する空気流れから熱を受ける。用途によっては、冷媒温度が周囲温度よりも低くなってシステムのＣＯＰが向上することから、少量の冷却液を弁５０と液冷式ガスクーラー１８に通した方が良い場合がある。
図２Ｂに示すように、ＨＰモード運転時には弁５９（実線で示す）を閉じ又は調整し、弁５６及び５８（点線で示す）を開放し、弁５２及び５４を閉じ、弁５０を開放するとＡＰＵ冷却材が液体対冷媒式蒸発器２６に送られ、次いで、ヒーター／クーラーコア６０を通らずにＡＰＵ４４に直接循環され、他方、高温ループ１９内の冷却材は液冷式ガスクーラー１８を通して循環されて冷媒の熱を受け、次いでこの熱をヒーター／クーラーコア６０を通過する空気流れに放出する。
【００１９】
図３Ａ及び図３Ｂには、本発明に従う冷却システム１０の別態様の実施例を例示する。図３Ａ及び図３Ｂに示す冷却システムは、先に図１Ａ〜図２Ｂに例示した実施例と多くの点で類似するため、両実施例間で一致しない機能構造部分及び要素を除き、図３Ａ及び図３Ｂの実施例の機能構造部分及び要素の詳しい説明（及びその代替構成）については図１Ａ〜図２Ｂの各実施例に関する先の説明が参照される。
図３Ａ及び図３Ｂの冷却システム１０は、空気対冷媒式蒸発器２４が除去され空熱式冷却材熱交換器６６で代替されている点が図１Ａ及び１Ｂに示す実施例と異なっている。空熱式冷却材熱交換器６６は、低温冷却材ループ２８内でバイパスライン６８に追加され、３方弁７０（又は一連の２方弁）により、クーラーコア３０及び空熱式冷却材熱交換器６６を通過する冷却材流れを制御する。
【００２０】
図３Ａに示すように、Ａ／Ｃモード運転時には弁７０が空熱式冷却材熱交換器６６ではなくむしろクーラーコア３０を通して冷却材を送り、かくして、低温冷却材ループ２８内を流動する冷却材が、クーラーコア３０を通過する空気流れの熱を吸収し得る。高温ループの動作は図１Ａ及び図１Ｂに示す冷却システム１０におけるそれと実質的に類似し得るものである。空熱式冷却材熱交換器６６は、例えば、ゼネレータからの液体廃熱流れのようなその他の熱源を利用するその他の任意タイプの熱交換器で代替させることが可能である。
図３Ｂに示すように、ＨＰモード運転時には弁７０が、クーラーコア３０を通してではなくむしろ空熱式冷却材熱交換器６６を通して冷却材を送り、かくして、空熱式冷却材熱交換器６６を通る周囲空気の熱が低温冷却材ループ２８内を流れる冷却材に移行される。
【００２１】
図４Ａ及び図４Ｂには、本発明に従う冷却システム１０の別態様の実施例が例示される。図４Ａ及び図４Ｂに示す冷却システムは先に図１Ａ〜図３Ｂに例示した実施例と多くの点で類似するものであるので、両実施例間で一致しない機能構造部分及び要素を除き、図４Ａ及び図４Ｂの実施例の機能構造部分及び要素の詳しい説明（及びその代替構成）については図１Ａ〜図３Ｂの各実施例に関する先の説明が参照される。
図４Ａ及び図４Ｂに示すように、本実施例の冷却システム１０は、空冷式ガスクーラー１４及び空気対冷媒式蒸発器２４が何れも除去され、クーラーコア３０及びヒーターコア３６の機能が図２Ａ及び図２Ｂに関連して議論したようなヒーター／クーラーコア６０としてまとめられ、図３Ａ及び図３Ｂに関連した議論したような空熱式冷却材熱交換器６６が高温ループ１９及び低温冷却材ループ２８の両方の内部に配管され、高温ループ１９内に設けた３方弁７４（又は一連の２方弁）と、低温冷却材ループ２８内に設けた３方弁７８が、高温ループ１９内の熱交換器６０及び低温冷却材ループ２８内の空熱式冷却材熱交換器６６を夫々流れる冷却材流れを制御する点で、図１Ａ及び図１Ｂに示す冷却システム１０とは異なる。
図４Ａに示すように、Ａ／Ｃモード運転時には弁７８により、低温ループ１９内の冷却材を空熱式冷却材熱交換器６６ではなくむしろ熱交換器であるヒーター／クーラーコア６０を通して送ることで車室３２を除熱し、弁７４により、冷却材をヒーター／クーラーコア６０ではなくむしろ空熱式冷却材熱交換器６６を通して高温ループ１９から送ることで、液冷式ガスクーラー１８からの冷却材によって吸収した熱を空熱式冷却材熱交換器６６を通して周囲空気流れに放出させる。
図４Ｂに示すように、ＨＰモード運転時には、高温ループ１９内の冷却材は弁７４によって空熱式冷却材熱交換器６６を通してではなくむしろヒーター／クーラーコア６０を通して送られ、他方、低温冷却材ループ２８内の冷却材は、弁７８によって、ヒーター／クーラーコア６０ではなくむしろ空熱式冷却材熱交換器６６を通して送られ、かくして熱交換器６８を通して流動する周囲空気流れから熱を吸収する。
以上、本発明を実施例を参照して説明したが、本発明の内で種々の変更をなし得ることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１Ａ】本発明の実施例に従う冷却システムの、冷却モード運転時における概略図である。
【図１Ｂ】図１Ａの冷却システムの、加熱モード運転時における概略図である。
【図２Ａ】本発明の他の実施例に従う冷却システムの、冷却モード運転時における概略図である。
【図２Ｂ】図２Ａの冷却システムの、加熱モード運転時における概略図である。
【図３Ａ】本発明の他の実施例に従う冷却システムの、冷却モード運転時における概略図である。
【図３Ｂ】図３Ａの冷却システムの、加熱モード運転時における概略図である。
【図４Ａ】本発明の他の実施例に従う冷却システムの、冷却モード運転時における概略図である。
【図４Ｂ】図４Ａの冷却システムの、加熱モード運転時における概略図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０  冷却システム
１２  コンプレッサ
１４  空冷式ガスクーラー
１６  ファン
１８  液冷式ガスクーラー
１９  高温冷却材ループ
２０  吸引ライン内熱交換器
２２  膨張弁
２４  空気対冷媒式蒸発器
２６  液体対冷媒式蒸発器
２８  第２冷却材ループ
２９  低温ポンプ
３０  熱交換器冷却コア
３２  車室
３４  空気対冷媒ファン
３５  ポンプ
３６  ヒーターコア
４０  廃熱空気流れ
４２  廃熱源
４３  ＡＰＵ冷却材システム
４４  補助電源ユニット
４６  冷却材ライン
４８  弁マトリクス
５０、５２、５４、５６、５８、５９  液体弁
６０  ヒーター／クーラーコア
６６  空熱式冷却材熱交換器
６８  バイパスライン
７０、７８  ３方弁
【図１Ａ】
2009008383.tif 000003
【図１Ｂ】
2009008383.tif 000004
【図２Ａ】
2009008383.tif 000005
【図２Ｂ】
2009008383.tif 000006
【図３Ａ】
2009008383.tif 000007
【図３Ｂ】
2009008383.tif 000008
【図４Ａ】
2009008383.tif 000009
【図４Ｂ】
2009008383.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成20年8月13日(2008.8.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷室に熱を提供する加熱モード及び荷室を除熱する冷却モードの何れをも有する冷却システムであって、
第１冷媒回路の冷媒の熱を空気に移行させるための第１熱交換器を含む第１冷媒回路と、
第２冷媒回路にして、空気の熱を該第２冷媒回路に移行させるための第２熱交換器を含む第２冷媒回路と、
第３冷媒回路にして、該第３冷媒回路の冷媒の圧力を増大するコンプレッサと、該コンプレッサに連結されて該コンプレッサの熱を受け、第１冷媒回路を通して移動する冷媒と、第３冷媒回路を通して移動する冷媒との間に熱交換が生じ得るように第１冷媒回路に連結した第３熱交換器と、第３冷媒回路の冷媒の圧力を減少させる膨張装置と、該膨張装置に連結され、第２冷媒回路を通して移動する冷媒と、第３冷媒回路を通して移動する冷媒との間に熱交換が生じるように第２冷媒回路に連結した蒸発器とを含み、加熱及び冷却の両運転モード時に冷媒が該第３冷媒回路内を共通方向に沿って移動する第３冷媒回路と、
を含み、
加熱及び冷却の両運転モード時の、第１冷媒回路、第２冷媒回路、第３冷媒回路の各間での冷媒移動が防止される冷却システム。
【請求項２】
第３熱交換器が液冷式ガスクーラである請求項１の冷却システム。
【請求項３】
液冷式ガスクーラーに直列に連結され且つコンプレッサ及び膨張装置の少なくとも一方に連結した空冷式ガスクーラーを更に含む請求項２の冷却システム。
【請求項４】
蒸発器が液体加熱式の蒸発器である請求項１の冷却システム。
【請求項５】
液体加熱式の蒸発器と直列に連結され且つ膨張装置及びコンプレッサの少なくとも一方に連結した空気加熱式の蒸発器を更に含む請求項４の冷却システム。
【請求項６】
第３冷媒回路内で第３熱交換器、膨張弁、蒸発器、コンプレッサに連結した吸引ライン熱交換器を更に含む請求項１の冷却システム。
【請求項７】
第３冷媒回路の冷媒が二酸化炭素である請求項１の冷却システム。
【請求項８】
第１熱交換器と第２熱交換器とを単一の熱交換器としてまとめた請求項１の冷却システム。
【請求項９】
加熱モード運転時に冷却システムに熱を提供するための、第１冷媒回路、第２冷媒回路、第３冷媒回路とは別個の熱源を更に含む請求項１の冷却システム。
【請求項１０】
荷室を加熱するための加熱モードと、荷室を除熱するための冷却モードとを何れも有する冷却システムであって、
コンプレッサ、蒸発器、膨張装置、第１熱交換器、を経る第１冷媒回路にして、冷却システムの加熱モード及び冷却モードの各運転時に冷媒を第１冷媒回路に沿った方向で移動させるための流路を画定する第１冷媒回路と、
第１冷媒ポンプを含み、第１熱交換器と、第２熱交換器とを経る第２冷媒回路と、
第２冷媒ポンプを含み、蒸発器と、第２熱交換器とを経る第３冷媒回路とを含み、
前記第２冷媒ポンプが冷却システムの加熱モード運転時に動作され、冷却システムの冷却モード運転時は停止される、
冷却システム。
【請求項１１】
第２冷媒回路が第１冷媒回路から離間され、かくして、第１冷媒回路及び第２冷媒回路間での冷媒の移動が防止され、第２冷媒回路が第１熱交換器を貫いて伸延され、かくして、第１冷媒回路を通して移動する冷媒と、第２冷媒回路を通して移動する冷媒との間に熱交換が生じる請求項１０の冷却システム。
【請求項１２】
第３冷媒回路が第１冷媒回路から離間され、かくして、第１冷媒回路及び第３冷媒回路間での冷媒移動が防止され、第３冷媒回路が蒸発器を貫いて伸延され、かくして、第１冷媒回路を通して移動する冷媒と、第３冷媒回路を通して移動する冷媒との間に熱交換が生じる請求項１０の冷却システム。
【請求項１３】
第１冷媒回路が吸引ライン熱交換器を含む請求項１０の冷却システム。
【請求項１４】
第２熱交換器が、第１熱交換器コア及び第２熱交換器コアを含み、第１熱交換器コアが第２冷媒回路と関連し、第２熱交換器コアが第３冷媒回路と関連する請求項１０の冷却システム。
【請求項１５】
冷却システムの加熱モード運転時に冷却システムに熱を提供するための、第１冷媒回路、第２冷媒回路、第３冷媒回路、とは別個の熱源を更に含む請求項１０の冷却システム。
【請求項１６】
蒸発器が液体加熱式蒸発器であり、第１熱交換器が液冷式ガスクーラーである請求項１０の冷却システム。
【請求項１７】
液冷式ガスクーラーと直列に連結した空冷式ガスクーラーを更に含む請求項１６の冷却システム。
【請求項１８】
液体加熱式蒸発器と直列に連結した空気加熱式蒸発器を更に含む請求項１６の冷却システム。
【請求項１９】
冷却システムの運転方法であって、
冷却システムの冷却モード運転時に、冷媒をコンプレッサ、蒸発器、膨張装置、第１熱交換器を経る方向で冷媒回路に沿って送ること、
冷却システムの冷却モード運転時に第１ポンプを作動させて第２熱交換器を通して冷媒を循環させること、
冷却システムの冷却モード運転時に荷室の熱を冷媒回路内の冷媒に移行させること、
冷却システムの加熱運転モード時に第１ポンプを停止すること、
冷却システムの加熱運転モード時に冷媒回路に沿った方向で冷媒を送ること、
冷媒回路の加熱運転モード時に第２ポンプを作動させて第２熱交換器を通して冷媒回路の冷媒と熱交換関係下に冷媒を循環させること、
冷却システムの加熱運転モード時に冷媒回路内の冷媒の熱を荷室に移行させること、
を含む方法。
【請求項２０】
冷却システムの加熱運転モード時に、冷媒回路とは別個の熱源により冷媒を加熱することを更に含む請求項１９の方法。
【請求項２１】
冷媒回路に沿って設けた吸引ライン熱交換器を使用して冷媒を冷却することを更に含む請求項１９の方法。
【請求項２２】
冷却システムの冷却運転モード時に、空気加熱式蒸発器及び液体加熱式蒸発器を使用して冷媒を加熱することを更に含む請求項１９の方法。
【請求項２３】
冷却システムの加熱運転モード時に、空冷式凝縮器及び液冷式凝縮器を使用して冷媒を冷却することを更に含む請求項１９の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件出願は２００７年６月８日に出願された米国仮特許出願番号第60/933,713号の優先権を主張するものである。
本発明は冷却システムに関し、詳しくは、空気加熱モード又はヒートポンプモード及び空調モード又は冷却モードの何れをも有する遷臨界システム又はＣＯ2冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＯ2ヒートポンプシステムはその原理上、Ａ／Ｃモード蒸発器をＨＰモードガスクーラーとして動作させ、Ａ／ＣモードガスクーラーをＨＰモード蒸発器として動作させるようにシステムサイクル内での流れ方向を変えてやることで、ヒートポンプモード又は加熱（ＨＰ）モードから空調モード又は冷却（Ａ／Ｃ）モードに切り換えることができる。しかしながらこの方法には、これに限定しないが、高圧のＣＯ2に対処し得る弁、適宜サイズのアキュムレーター、全可逆システムにおける高いシステム圧力に耐え得るシステム内熱交換器が必要となる、といった幾つかの実用上の問題がある。
【０００３】
【特許文献１】米国仮特許出願番号第60/933,713号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
高圧のＣＯ2に対処し得る弁、適宜サイズのアキュムレーター、全可逆システムにおける高いシステム圧力に耐え得るシステム内熱交換器が必要となる、といった実用上の問題の無いＣＯ2ヒートポンプシステム及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、冷却材ループを二重化し、熱交換器を増設することにより、システム内での冷媒の流れ方向を変えずにＨＰ及びＡ／Ｃの両モード下に動作させ得るようにした冷却システムが提供される。本冷却システムは、エンジン停止状態のトラックの車室の冷暖房用途で使用するのが望ましい。ある実施例ではＣＯ2が少なくとも１つの冷媒回路内で冷媒として使用される。
ある実施例では本発明は、荷室を加熱する加熱モードと、荷室を除熱する冷却モードの何れをも備える冷却システムを提供する。本冷却システムには第１、第２、及び第３の各冷媒回路が含まれ、第１冷媒回路は、この第１冷媒回路の冷媒の熱を空気に移行させる第１熱交換器を含み、第２冷媒回路は、空気の熱をこの第２冷媒回路に移行させる第２熱交換器を含む。第３冷媒回路は、この第３冷媒回路の冷媒の圧力を増大させるためのコンプレッサと、このコンプレッサから冷媒を受けるべくコンプレッサに連結され且つ第１冷媒回路にも連結され、かくして第１冷媒回路を流れる冷媒と、第３冷媒回路を流れる冷媒との間に熱交換が生じるようにした凝縮器と、第３冷媒回路の冷媒の圧力を低下させる膨張装置と、この膨張器と第２冷媒回路とに連結され、かくして第２冷媒回路を流れる冷媒と、第３冷媒回路を流れる冷媒との間に熱交換が生じるようにした蒸発器と、を含む。冷媒は、加熱及び冷却の両モード下に第３冷媒回路に沿って移動し得ると共に、両モード下での第１、第２、第３の各冷媒回路間移動が防止され得る。
【０００６】
他の実施例において、本発明によれば、荷室を加熱する加熱モードと、荷室を除熱する冷却モードとの何れも備える冷却システムが提供される。本冷却システムには、コンプレッサと、蒸発器と、膨張装置と、凝縮器とを経る第１冷媒回路が含まれ得、この第１冷媒回路に沿って、冷却システムの加熱及び冷却の各モード動作時に冷媒が移動する冷媒流路が画定され得る。本冷却システムには、第１冷媒ポンプを含み且つ凝縮器と熱交換器とを経る第２冷媒回路と、第２冷媒ポンプを含み且つ蒸発器と熱交換器とを経る第３冷媒回路とが更に含まれ得る。第２冷媒ポンプは、加熱モード中に動作され、冷却モード中は停止され得る。
【０００７】
本発明によれば、冷却システムの運転方法も提供される。本方法には、冷却システムの冷却モード運転時に冷媒をコンプレッサ、蒸発器、膨張装置、凝縮器、の順で冷却回路に沿って送ること、冷却システムの冷却モード運転時に第１ポンプを動作させて熱交換器内で冷媒を循環させ、冷却システムの冷却モード運転時に荷室の熱を冷媒回路内の冷媒に移行させること、が含まれる。本方法には、冷却システムの加熱モード運転時に第１ポンプを停止させること、冷却システムの加熱モード運転時に冷媒を冷却回路に沿って送ること、冷却システムの加熱モード運転時に第２ポンプを作動させて冷媒を熱交換器を通して冷媒回路の冷媒との熱交換関係下に循環させること、冷却システムの加熱モード運転時に冷媒回路内の冷媒の熱を荷室に移行させること、が含まれ得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本明細書において、“取り付けた”、“連結した”又は“結合した”、“支持された”、“カップリングされた”及びその変形例は、特に断りのない限りその広い意味で用いられ、直接的及び間接的な形態のものを含むものとする。また、“連結した”又は“結合した”及び“カップリングされた”はその物理的又は機械的態様に限定されないものとする。
【０００９】
本明細書において、装置又は要素の方向に関する参照（例えば、“中央”、“上方”、“下方”、“前方”、“後方”、その他）は、本発明の説明を簡略化するためのみに使用されるものであって、これに限定しようとするものではない。また、“第１”、“第２”、“第３”とは、説明上使用されるものであって、相対的な重要度又は意義を表示又は付与するものではない。
【００１０】
図１Ａ及び図１Ｂには、本発明のいくつかの実施例に従う冷却システム１０が略示されている。冷却システム１０が空調又は冷却（Ａ／Ｃ）モードで運転される間、ＣＯ2はコンプレッサ１２を出た後、図１Ａ及び図１Ｂの実施例では空冷式ガスクーラー１４である第１熱交換器（例えば蒸発器又は凝縮器）に入る。図１Ａの実施例では、冷媒流れは３本の実線矢印で示される。１つ以上の運転条件、加熱又は冷却における予測負荷、使用する冷媒のタイプ次第では、コンプレッサ１２を出る冷媒は超臨界状態となる。本明細書ではＣＯ2を冷媒として参照するが、他の実施例では、これに限定しないが、水、Ｒ１２、エンジン冷却材、任意のその他有機系冷媒、Ｒ２４５ｆａ、グリコール、の如きを使用又は代替させることができる。図１Ａに示すように、ファン１６を、空気流通路開口に隣り合って又は沿って熱交換器１４上に位置決めし、冷媒の熱をこのファン１６の提供する周囲空気流れに移行させることで、熱交換器１４の熱が周囲環境に放熱される。
【００１１】
次いで、冷媒は、図１Ａの実施例では高温の第２冷却材ループ１９により冷却される液冷式ガスクーラー１８である第２熱交換器（例えば蒸発器又は凝縮器）に入る。図１Ａの実施例では、Ａ／Ｃモードでのシステム運転中に液体冷却材が第２冷却材ループ１９を通して流れ（恐らくは熱交換器１４からの冷媒のそれよりも低い質量流量下に）、冷媒温度を一層低下させるが、この熱交換器１８の熱負荷は熱交換器１４のそれよりも小さくなり得る。他の実施例では、熱交換器１８の熱負荷は、熱交換器１４及び熱交換器１８の相対寸法形状や冷却能力、熱交換器１４及び熱交換器１８を貫き且つ横断して流れる冷媒及び冷却材の質量流量、熱交換器１４用のファン１６の有無、熱交換器１４及び熱交換器１８で使用する冷却材のタイプや冷却能力次第では、熱交換器１４が経験する熱負荷と実質的に同等又はそれ以上となる可能性がある。
【００１２】
図１Ａに示すように、熱交換器１８を出た冷媒は膨張装置または膨張弁２２に向かう前に更に冷却されるべく、吸引ライン内熱交換器（ＳＬＨＸ）２０（以下、熱交換器２０とも称する）の高圧側に流入し得る。膨張装置または膨張弁２２を出た冷媒は空気対冷媒式蒸発器２４に流入し得る。空気流通路開口に隣り合って又は沿って空気対冷媒式蒸発器２４上にファン（図示せず）を位置決めし得る。ある実施例では、冷却需要度が低い間はファンを停止させる及び又は冷却システム１０の電力消費量を制限して効率を改善する。ファンを停止する又は減速動作させる実施例では、蒸発器２４の熱負荷は、熱交換器２０から冷媒を受ける液体対冷媒式蒸発器２６のそれよりも遙かに小さい値に制限され得る。
【００１３】
液体対冷媒式蒸発器２６の場合、冷媒は蒸発し、別の、低温の第２冷却材ループ２８（以下、低温冷却材ループ２８とも称する）を出てこの液体対冷媒式蒸発器２６を通過して流れる冷却材（例えば、グリコール、水、Ｒ１２、エンジン冷却材、任意の有機系冷媒、Ｒ２４５ｆａ、空気、その他）から熱エネルギーを奪ってこの冷却材を冷却する。空気対冷媒式蒸発器２４は液体対冷媒式蒸発器２６の上流側又は下流側の何れかに配置可能である。この点は熱交換器１４に関する熱交換器１８の配置についても言えるが、Ａ／Ｃモード下に冷却システム１０を運転する間は、熱交換器１８内で液体の速度低下又は停滞が生じることによる過剰加熱及び又は沸騰を回避することが望ましい。
【００１４】
液体対冷媒式蒸発器２６を出た冷媒は吸引ライン内熱交換器２０内の高圧の冷媒に熱を放出し得る。吸引ライン内熱交換器２０の上流側の低圧側にアキュムレータ（図１Ａ〜図２Ｂには図示せず）を位置決めし得る。アキュムレータは別ユニットとし、又は吸引ライン内熱交換器２０に一体的に直結され得る。
低温冷却材ループ２８は、液体対冷媒式蒸発器２６の他に、この液体対冷媒式蒸発器２６の液体側を通して冷却液を移動させるための低温ポンプ２９を含み得る。冷却材の熱が液体対冷媒式蒸発器２６内で冷媒に移行される間、内部空間又は車室３２，例えばトラック又はその他自動車の車室のような空間に取り付け得る熱交換器冷却コア３０が、低温冷却材ループ２８からの熱を放散させるべく動作され得る。熱交換器冷却コア３０には、車室３２内の空気を冷却し及び又は車室３２の空気を除湿し得るファン又はブロワのような空気動作装置３４が付設され得る。ある実施例では、熱交換器冷却コア３０を通る又は横断する空気流れが露点以下に冷却されると、第２冷却材ループ１９を通して少量の冷却液が循環して車室（３本の点線矢印で示す）に流入する空気が再加熱される。
【００１５】
図１Ｂには加熱（ＨＰ）モード運転時の冷却システム１０を例示する。３つの実線矢印で示すように、冷媒はＡ／Ｃモード運転に関して先に説明したと同じ方向で冷却システム１０内を流動するが、熱交換器１４に隣り合うファン１６は停止され、高温の冷却液をポンプ３５により高温冷却材ループ１９を通してポンプ送りして熱交換器１８内の冷媒を冷却する。
低温冷却材ループ２８内の低温ポンプ２９を停止させ、空気対冷媒ファン３４を動作させ得る。これにより、高温の冷却材の熱を空気対冷却材熱交換器のヒーターコア３６内の空気流れに移行させて車室３２の内部を一層加熱することが可能になる。低温時にＨＰモードで冷却システム１０を運転する際の性能係数（ＣＯＰ）を向上させるため、廃熱源４２、例えば補助電源ユニット４４用の冷却システム４３の如きからの廃熱空気流れ４０を空気対冷媒式蒸発器２４を通して送ることができる。
他の実施例では、廃熱源及び又は別の廃熱源４２も同様に又は代替的に、液体対液体熱交換器蒸発器又は、一体的に積層した補助電源ユニット（ＡＰＵ）用クーラー及び蒸発器冷却材のループに熱を提供し得る。後者の場合、廃熱源４２を利用することで余分な空熱式蒸発器が無用化され、“クーラー”コアが、空間内の空気の追加熱源となり得る。
【００１６】
図２Ａ及び図２Ｂには本発明に従う冷却システム１０の別態様の実施例が例示される。
図２Ａ及び図２Ｂに示す冷却システムは図１Ａ及び図１Ｂに例示した先に説明した実施例と多くの点で類似しているため、両実施例間で一致しない機能構造部分及び要素を除き、図２Ａ及び図２Ｂの実施例の機能構造部分及び要素の詳しい説明（及びその代替物）については図１Ａ及び図１Ｂの実施例に関する先の説明が参照される。
図２Ａには冷却システム１０が簡略化して例示されている。本実施例の冷却システム１０では、低温冷却材ループ２８と、高温冷却材ループ１９と、ＡＰＵ冷却材システム４３の冷却材ライン４６とが相互に直接的にポンプ送りされ、各ループ１９及び２８で必要なのは液体ポンプ４７（ＡＰＵ冷却材ループポンプは含まない）のみである。
【００１７】
図２Ａに示すように、液体弁５０、５２、５４、５６、５８、５９からなる弁マトリクス４８を使用して、ＨＰ及びＡ／Ｃの各モード下に冷却材流れを所望位置に送ることができる。これにより、空気対冷媒式蒸発器２４が無用化され得、クーラーコア３０及びヒーターコア３６の機能を、ヒーター／クーラーコア６０の形の熱交換器としてまとめることが可能となる。
【００１８】
例えば、Ａ／Ｃモード運転時に弁５９（点線で示す）を開放し、弁５６及び５８（実線で示す）を閉じ、弁５２、５４を開放し、弁５０を閉じると、ＡＰＵ冷却材は低温冷却材ループ２８（液体対冷媒式蒸発器２６を加熱する）には流入せず、従って冷却材は高温ループ１９からは熱交換器１８に入らず、他方、低温冷却材ループ２８内の冷却材の熱が液体対冷媒式蒸発器２６内の冷媒に放熱され、この冷却材が、ヒーター／クーラーコア６０を通過する空気流れから熱を受ける。用途によっては、冷媒温度が周囲温度よりも低くなってシステムのＣＯＰが向上することから、少量の冷却液を弁５０と熱交換器１８に通した方が良い場合がある。
図２Ｂに示すように、ＨＰモード運転時には弁５９（実線で示す）を閉じ又は調整し、弁５６及び５８（点線で示す）を開放し、弁５２及び５４を閉じ、弁５０を開放するとＡＰＵ冷却材が液体対冷媒式蒸発器２６に送られ、次いで、ヒーター／クーラーコア６０を通らずにＡＰＵ４４に直接循環され、他方、高温ループ１９内の冷却材は熱交換器１８を通して循環されて冷媒の熱を受け、次いでこの熱をヒーター／クーラーコア６０を通過する空気流れに放出する。
【００１９】
図３Ａ及び図３Ｂには、本発明に従う冷却システム１０の別態様の実施例を例示する。図３Ａ及び図３Ｂに示す冷却システムは、先に図１Ａ〜図２Ｂに例示した実施例と多くの点で類似するため、両実施例間で一致しない機能構造部分及び要素を除き、図３Ａ及び図３Ｂの実施例の機能構造部分及び要素の詳しい説明（及びその代替構成）については図１Ａ〜図２Ｂの各実施例に関する先の説明が参照される。
図３Ａ及び図３Ｂの冷却システム１０は、空気対冷媒式蒸発器２４が除去され空熱式冷却材熱交換器６６で代替されている点が図１Ａ及び１Ｂに示す実施例と異なっている。空熱式冷却材熱交換器６６は、低温冷却材ループ２８内でバイパスライン６８に追加され、３方弁７０（又は一連の２方弁）により、クーラーコア３０及び空熱式冷却材熱交換器６６を通過する冷却材流れを制御する。
【００２０】
図３Ａに示すように、Ａ／Ｃモード運転時には弁７０が空熱式冷却材熱交換器６６ではなくむしろクーラーコア３０を通して冷却材を送り、かくして、低温冷却材ループ２８内を流動する冷却材が、クーラーコア３０を通過する空気流れの熱を吸収し得る。高温ループの動作は図１Ａ及び図１Ｂに示す冷却システム１０におけるそれと実質的に類似し得るものである。空熱式冷却材熱交換器６６は、例えば、ゼネレータからの液体廃熱流れのようなその他の熱源を利用するその他の任意タイプの熱交換器で代替させることが可能である。
図３Ｂに示すように、ＨＰモード運転時には弁７０が、クーラーコア３０を通してではなくむしろ空熱式冷却材熱交換器６６を通して冷却材を送り、かくして、空熱式冷却材熱交換器６６を通る周囲空気の熱が低温冷却材ループ２８内を流れる冷却材に移行される。
【００２１】
図４Ａ及び図４Ｂには、本発明に従う冷却システム１０の別態様の実施例が例示される。図４Ａ及び図４Ｂに示す冷却システムは先に図１Ａ〜図３Ｂに例示した実施例と多くの点で類似するものであるので、両実施例間で一致しない機能構造部分及び要素を除き、図４Ａ及び図４Ｂの実施例の機能構造部分及び要素の詳しい説明（及びその代替構成）については図１Ａ〜図３Ｂの各実施例に関する先の説明が参照される。
図４Ａ及び図４Ｂに示すように、本実施例の冷却システム１０は、熱交換器１４及び空気対冷媒式蒸発器２４が何れも除去され、クーラーコア３０及びヒーターコア３６の機能が図２Ａ及び図２Ｂに関連して議論したようなヒーター／クーラーコア６０としてまとめられ、図３Ａ及び図３Ｂに関連した議論したような空熱式冷却材熱交換器６６が高温ループ１９及び低温冷却材ループ２８の両方の内部に配管され、高温ループ１９内に設けた３方弁７４（又は一連の２方弁）と、低温冷却材ループ２８内に設けた３方弁７８が、高温ループ１９内の熱交換器６０及び低温冷却材ループ２８内の空熱式冷却材熱交換器６６を夫々流れる冷却材流れを制御する点で、図１Ａ及び図１Ｂに示す冷却システム１０とは異なる。
図４Ａに示すように、Ａ／Ｃモード運転時には弁７８により、低温ループ１９内の冷却材を空熱式冷却材熱交換器６６ではなくむしろ熱交換器であるヒーター／クーラーコア６０を通して送ることで車室３２を除熱し、弁７４により、冷却材をヒーター／クーラーコア６０ではなくむしろ空熱式冷却材熱交換器６６を通して高温ループ１９から送ることで、熱交換器１８からの冷却材によって吸収した熱を空熱式冷却材熱交換器６６を通して周囲空気流れに放出させる。
図４Ｂに示すように、ＨＰモード運転時には、高温ループ１９内の冷却材は弁７４によって空熱式冷却材熱交換器６６を通してではなくむしろヒーター／クーラーコア６０を通して送られ、他方、低温冷却材ループ２８内の冷却材は、弁７８によって、ヒーター／クーラーコア６０ではなくむしろ空熱式冷却材熱交換器６６を通して送られ、かくして熱交換器６８を通して流動する周囲空気流れから熱を吸収する。
以上、本発明を実施例を参照して説明したが、本発明の内で種々の変更をなし得ることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１Ａ】本発明の実施例に従う冷却システムの、冷却モード運転時における概略図である。
【図１Ｂ】図１Ａの冷却システムの、加熱モード運転時における概略図である。
【図２Ａ】本発明の他の実施例に従う冷却システムの、冷却モード運転時における概略図である。
【図２Ｂ】図２Ａの冷却システムの、加熱モード運転時における概略図である。
【図３Ａ】本発明の他の実施例に従う冷却システムの、冷却モード運転時における概略図である。
【図３Ｂ】図３Ａの冷却システムの、加熱モード運転時における概略図である。
【図４Ａ】本発明の他の実施例に従う冷却システムの、冷却モード運転時における概略図である。
【図４Ｂ】図４Ａの冷却システムの、加熱モード運転時における概略図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０  冷却システム
１２  コンプレッサ
１４  第１熱交換器
１６  ファン
１８  第２熱交換器
１９  高温冷却材ループ
２０  吸引ライン内熱交換器
２２  膨張弁
２４  空気対冷媒式蒸発器
２６  液体対冷媒式蒸発器
２８  第２冷却材ループ
２９  低温ポンプ
３０  熱交換器冷却コア
３２  車室
３４  空気対冷媒ファン
３５  ポンプ
３６  ヒーターコア
４０  廃熱空気流れ
４２  廃熱源
４３  ＡＰＵ冷却材システム
４４  補助電源ユニット
４６  冷却材ライン
４８  弁マトリクス
５０、５２、５４、５６、５８、５９  液体弁
６０  ヒーター／クーラーコア
６６  空熱式冷却材熱交換器
６８  バイパスライン
７０、７８  ３方弁
【外国語明細書】
2009008383000001.pdf