(57)【要約】      （修正有）【課題】冷却モードと加熱モードの両方で、単一方向に冷媒を循環させる冷媒回路を持つ加熱と空調装置に関し、ＣＯ２のような新冷媒は作動圧力が高く車両内に簡単には搬入できない。よって、二次回路を使用し冷媒流体を出来る限り小さく閉じ込め、如何なる漏洩も避けるため外部の媒体との接続を可能な限り少なくする。【解決手段】冷媒回路は、二次的な各液体回路と熱交換する３つの特有のユニットを備える。冷媒は、二次回路８と熱交換する蒸発ユニット６と、二次回路１２と熱交換する冷却ユニット１０と、二次回路１６と熱交換する可逆ユニット１４との間を循環している。二次回路８を循環するクーラントは車室の空気を冷却するために使用される。よって、このＣＯ２冷媒は、密閉された閉回路内で非常に小さくコンパクトなケース内に維持され、冷媒通路が短くなるので、冷媒漏れのあらゆるリスクはなくなり、信頼性と保守性の両方の点でシステムは改良される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次液体回路（８）、(１２）、(１６）とそれぞれ熱交換する３つのユニット（６）、(１０）、(１４）の間を冷媒が循環する冷媒回路（４）を有する自動車用の加熱空調装置（２０）において、
−蒸発ユニット（６）は、冷却モードで作動するとき、冷媒を蒸発させ、
−冷却ユニット(１０）は、加熱モードで作動するときと同様に、冷却モードで作動するとき、冷媒を冷却または凝縮させ、
−可逆ユニット（１４）は、加熱モードで作動するときに、冷媒を蒸発させ、冷却モードで作動するときに、冷媒を冷却または凝縮させるようになっていることを特徴とする加熱空調装置（２０）。
【請求項２】
冷却モードと加熱モードの双方において、冷媒が冷媒回路（４）を一定の方向に循環するようになっていることを特徴とする請求項１記載の加熱空調装置。
【請求項３】
可逆ユニット（１４）の下流で、蒸発ユニット（６）の上流に、第１バイパス弁（２２）を設け、可逆ユニット（１４）の上流で、冷却ユニット(１０）の下流に、第２バイパス弁（２６）を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の加熱空調装置。
【請求項４】
加熱モードと冷却モードの切り換えのために、可逆ユニット（１４）の下流で蒸発ユニット（６）の上流に、第１バイパス弁（２７，２８）を設け、可逆ユニット（１４）の上流で冷却ユニット(１０）の下流に、第２バイパス弁（２６）を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の加熱空調装置。
【請求項５】
可逆ユニット（１４）の下流で蒸発ユニット（６）の上流に、第１膨張弁（２１）を設け、可逆ユニット（１４）の上流で冷却ユニット(１０）の下流に、第２膨張弁（２５）を設けたことを特徴とする請求項３または４記載の加熱空調装置。
【請求項６】
加熱モードにおいて、第１バイパス弁（２２）が開弁して、第１膨張弁（２１）をバイパスし、第２バイパス弁（２６）が閉弁して、第２膨張弁（２５）へ冷媒を向かわせるようになっていることを特徴する請求項５記載の加熱空調装置。
【請求項７】
冷却モードにおいて、第１バイパス弁（２２）が閉弁して、冷媒を第１膨張弁（２１）に向かわせ、第２バイパス弁（２６）が開弁して、第２膨張弁（２５）をバイパスするようになっていることを特徴する請求項５記載の加熱空調装置。
【請求項８】
第１バイパス弁（２２、２７，２８）と第２バイパス弁（２６）は、開閉が逆のやり方で制御されるようになっていることを特徴とする請求項３〜７のいずれかに記載の加熱空調装置。
【請求項９】
蒸発ユニット（６）は、単一の蒸発器（６ａ）を備え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加熱空調装置。
【請求項１０】
蒸発ユニット（６）は、２つの蒸発器（６ａ）と（６ｂ）を備え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加熱空調装置。
【請求項１１】
蒸発ユニット（６）は、エジェクタ（２３）を備えていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の加熱空調装置。
【請求項１２】
エジェクタ（２３）は可変絞りノズルを備えており、可逆ユニット（１４）と蒸発ユニット（６）の間の回路（４）になんらの制限もないことを特徴とする請求項１１記載の加熱空調装置。
【請求項１３】
可逆ユニット（１４）は、２つの水熱交換器（１４ａ）と（１４ｂ）を備えていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の加熱空調装置。
【請求項１４】
冷媒回路（４）と全ての接続機器（６，１０，１４，１，２，３，２１，２２，２４，２５，２６，２７，２８）は、小型ユニット内に収容されており、各ユニット（６，１０，１４）間の回路の長さが、０．５ｍ以下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加熱空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用の加熱空調装置に関する。
【０００２】
具体的に言うと、本発明は、冷却モードと加熱モードの両方で、単一方向に冷媒を循環させる冷媒回路を備えている加熱空調装置に関し、この冷媒回路は、二次的な各液体回路と熱交換しうる３つの特有のユニットを備えている。
【背景技術】
【０００３】
技術と自動車市場の発展につれて、加熱と冷却の制御回路に対する要求が大きく増している。その結果、現代の加熱空調装置は、モジュール方式と特徴において、ますます複雑になってきている。
【０００４】
この問題は、装置を高出力のものとし、かつ、車両前部のインストルメントパネルの下部に、比較的大きな容積を占めるものとすることによって避けられてきた。
【０００５】
同時に、このシステムの環境や効率に関する規制が著しく増大してきている。そのため、複雑な装置とともに、極限の状態で作動させられる、従来のもの以上に高度化された冷媒が使用されるに至っている。
【０００６】
ハイブリッド車や電気自動車のような新しい自動車技術の発達に伴い、新しい挑戦が必要となっている。例えば電気式エンジンは、熱エンジンよりも熱の発生が少ない。そのため、この種の車両においては、この熱を、加熱目的のために、簡単に利用することはできない。
【０００７】
従来技術と比較して、熱制御が良好で、かつ、消費出力が小さい加熱空調装置に対する現代の要求を考える時、上記の要素は、在来の加熱空調装置を時代遅れにしてしまう傾向がある。数種類の冷媒（R134a,R744,,,）、内燃機関(ICE)、マイクロハイブリッド車（μHV）、ハイブリッド車（HV）、燃料電池車（EV）などのパワートレイン、そして車両における異なる快適レベル（マルチゾーン制御、後席制御）を保つための多種多様なエアコンシステムにより市場が分断されているにも拘わらず、コストと品質に妥協することなく、市場の多様性を満たすエアコンシステムを供給する必要性があり、この状況は、次第に厳しいものとなっている。そのため、市場の多様性に関わりなく競争力を維持するために、モジュール方式と自在性と新規格とを結合した、新しい技術思想が市場において求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上述の状況を改善するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的のために、本発明は、冷却モードと加熱モードの両方で、単一方向に冷媒を循環させる冷媒回路を備えている加熱空調装置において、冷媒回路は、二次的な各液体回路と熱交換する下記の３つの特有のユニットを備えている自動車用の加熱空調装置を提供するものである。
−冷却モードで作動する時に、冷媒を蒸発させる蒸発ユニット。
−加熱モードでの作動と同様に、冷却モードで作動する時に、冷却または冷媒の凝縮をする冷却ユニット。
−加熱モードで作動する時に、冷媒を蒸発させ、冷却モードで作動する時に、冷却または冷媒の凝縮をする可逆ユニット。
【００１０】
本発明の装置は、加熱空調装置が車両の冷暖房の心臓部になるので、特に有利である。二次回路を使用することにより、車両に、高い自在性と組合せ方式を備える国際的な熱交換ユニットを提供することができる。
【００１１】
適切な二次回路を使用することにより、エネルギーの消費を抑え、性能係数（COP）を高めることができる。もし熱交換装置の中に、仲介者として、二次回路を単に設けただけでは、冷却と加熱の双方において、熱交換するための付加的な温度差が生じるので、冷却と加熱の発生システムの全体効率は減少する。本発明においては、二次回路は、新しい機能を実行するための手段となっている。この付加的な機能の全ては、二次回路の基本的な欠点のバランスをとって、Ａ／Ｃシステムの全体効率を改良するのに役立っている。
【００１２】
また、作動圧力が高いＣＯ２のような新しい冷媒は、車両内に簡単に搬入することはできないので、二次回路の使用は好ましいことである。従って、冷媒流体を出来る限り小さく閉じ込め、漏洩を可能な限り避けるために、外部の媒体との接続を、できるだけ少なくする必要がある。またこれにより、例えばＲ１５２ａのように、可燃性や毒性の恐れがあるために、車室内で循環させるのに使用不可とされる可能性が高い代替冷媒を使用することが可能となる。
【００１３】
本発明の他の態様においては、次の特徴を備えている。
【００１４】
−冷媒は、冷却モードと加熱モードの双方において、冷媒回路を一定の方向に循環する。
【００１５】
−さらに、加熱モードと冷却モードを切り替えるために、可逆ユニットの下流と、蒸発ユニットの上流に第１バイパス弁を設け、可逆ユニットの上流と冷却ユニットの下流に、第２バイパス弁を設ける。
【００１６】
−さらに、可逆ユニットの下流と蒸発ユニットの上流に、第１膨張弁を設け、可逆ユニットの上流と冷却ユニットの下流に、第２膨張弁を設ける。
【００１７】
−加熱モードにおいて、第１バイパス弁は、第１膨張弁をバイパスして、冷媒を第１蒸発ユニットへ直接に向かわせる。この場合、第１バイパス弁は、第１膨張弁と平行であり、その入口は、第１膨張弁の入口と接続されており、その出口は、第１膨張弁の出口と接続されている。変形例として、第１バイパス弁の入口を、内部熱交換器の出口と第１膨張弁の入口との間に接続し、その出口を、蒸発ユニットが使用している同じ気液分離器の入口を使用するか、専用の気液分離器の入口を使用して、気液分離器に接続することにより、第１膨張弁をバイパスし、冷媒を気液分離器に直接に向かわせる。別の変形例として、第１バイパス弁により、可逆ユニットの出口を圧縮機の入口に直接に接続させることにより、冷媒を内部熱交換器に流動させないようにする。第２バイパス弁は閉鎖され、冷媒は第２膨張弁へ送られる。
【００１８】
−冷却モードにおいて、第１バイパス弁は閉鎖されて、冷媒は第１膨張弁に送られ、第２バイパス弁は、冷媒を可逆ユニットに向かわせる。
【００１９】
−各バイパス弁を、逆に、すなわち反対に制御する。
【００２０】
−蒸発ユニットは、少なくとも１つの蒸発器を備えている。例えば、Ａ／Ｃシステムの性能を改善するために、エジェクタを付加する時には、２つの蒸発器を使用してもよい。本発明においてエジェクタを使用する場合には、バイパス弁は加熱モードで駆動され、エジェクタによって発生する圧力低下を避けるために、冷媒を、内部熱交換器から気液分離器に向かわせる。従って、このバイパス弁は、上記のように、内部熱交換器と気液分離器の間に位置しているのが好ましい。このモードにおいて、もしエジェクタに、可変オリフィス部または可変絞りノズルが設けられていると、第１膨張弁を削除することができる。この第１膨張弁をなくすことにより、可逆ユニットの出口と蒸発ユニットの入口の間の冷媒回路の部分は、全く自由であって、何等の制限もない。この「制限」とは、ある機能が、温度を下げるために、冷媒を膨張させて、圧力を低下させることを意味している。
【００２１】
もし、エジェクタに固定オリフィスが設けられている場合、Ａ／Ｃシステムの全機能面におけるエジェクタの性能を向上させるために、この第１膨張弁の使用を継続することができる。
【００２２】
−可逆ユニットは、少なくとも１つの熱交換器を備えている。変形例として、異なる温度基準で作動する２つの熱交換器を、全体の熱効率を改善するために使用する。
【００２３】
−蒸発ユニットは、車室に接続可能な二次回路を備えている。
【００２４】
−冷却ユニットは、少なくとも２つの分岐路を有する二次回路を備えており、第１の分岐路は、車室と接続可能であり、第２の分岐路は、車両の先端部と接続可能である。
【００２５】
−可逆ユニットは、熱交換器の数により、１つまたは２つの分岐路を有する二次回路を備えている。
【００２６】
−さらに、蒸発ユニットと冷却ユニットの間の冷媒回路に、最も好ましくは、電動式の圧縮機と、気液分離器が設けられている。可逆ユニットと気液分離器の下流であって、圧縮機と第１バイパス弁または蒸発ユニットの上流に、内部熱交換器が設けられている。
【発明の効果】
【００２７】
小型ユニットとして作られているので、ケースを小さくし、冷媒量を低減させることができる。
【００２８】
本発明の上記以外の特徴と有利な点は、以下の詳細な説明と添付図面により、容易に明らかになると思う。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の加熱空調装置の全体図で、第１バイパス弁の２つの第１位置を示す。
【図２】本発明の加熱空調装置の冷却作動モード（ＡＣモードと称する）を示す。
【図３】本発明の加熱空調装置の加熱作動モード（ＨＰモードと称する）を示す。
【図４】第１バイパス弁を第２位置で使用している本発明の加熱空調装置の第２実施例を示す。
【図５】図１の加熱空調装置の第３実施例を示す。
【図６】冷却モードで使用されている図１の加熱空調装置の第４実施例を示す。
【図７】加熱モードで使用されている図６と同じ構成を示す。
【００３０】
図面と下記の記述においては、本発明の特徴を明確にするための要素を備えている。従ってこれらは、本発明の理解を高めるのに役立ち、場合によっては、それを定義する助けにもなる。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００３１】
図１は、本発明の加熱空調装置の基本的な原理図である。単純化のために、この図においては、熱交換器類は、輪郭のみが示されている。熱力学サイクルを完成させるのに必要な全ての技術的要素については、実施例をもって詳述する。
【００３２】
加熱空調装置２０は、冷媒循環用の閉回路４を備えている。冷媒は、Ｒ１４３ａ,ＣＯ２, Ｒ１５２ａ,１２３４ＹＦ、又は、他の適切な数種類のものである。
【００３３】
ある流体は、可燃性であったり、高圧での作動が必要になったりする。従って、この冷媒を、密閉された閉回路内で、非常に小さくてコンパクトなケース内に保持することは重要である。それにより、冷媒通路が短くなるので、冷媒の漏れについてのおそれは小となり、信頼性と保守性の両方の点で、システムを改良することができる。
【００３４】
冷媒は、二次回路８と熱交換する蒸発ユニット６と、ホットクーラント二次回路１２と熱交換する冷却ユニット１０と、可逆二次回路１６と熱交換する可逆ユニット１４との間を循環する。
【００３５】
下記の説明からさらに容易に理解されるように、冷却モードで作動するとき、蒸発ユニット６は、冷媒を蒸発させる蒸発ユニットとして形成され、冷却ユニット１０は、加熱モードでの作動と同様に冷却モードで作動するとき、冷媒を冷却する冷却ユニットとして形成され、可逆ユニット１４は、加熱モードで作動するときは冷媒を蒸発させ、冷却モードで作動するときは冷媒を冷却する可逆ユニット１４として形成されている。
【００３６】
二次回路で使用される流体は、一般的に「水」である。しかし、この流体は、凍結を防ぐために、水にグルコールを混合したものが典型的である。二次回路にどんなタイプの熱交換流体も使用することができ、各二次回路には、水とグリコールが異なる割合で混合されている特殊な流体を使用してもよい。下記の説明において、二次回路に使用される流体を、クーラントと呼ぶ。
【００３７】
蒸発ユニット６において、冷媒は加熱され、二次回路８を循環するクーラントは冷却される。
【００３８】
その結果、二次回路８を循環するクーラントは、車室の空気を冷却するために使用される。
【００３９】
蒸発ユニット６は、通常少なくとも１つの蒸発器を備えている。この蒸発ユニット６は、入口１００を経由して回路４と接続され、出口１０１は、気液分離器２の入口１０２と接続されている。この気液分離器の出口１０３は、内部熱交換器３の低圧回路１０４と接続されている。この低圧回路１０４は、圧縮機の入口１０５と接続されている。圧縮機の出口１０６は、冷却ユニット１０の入口１０７と接続されている。
【００４０】
冷却ユニット１０において、冷媒は冷却され、かつ、ホットクーラント回路１２内の冷媒は加熱される。冷却ユニット１０は、第２膨張弁２５と接続されている出口１０８を備えている。
【００４１】
結果的に、ホットクーラント回路１２を循環するクーラントは、車室に吹き出す空気の暖気用として、又は車両の他の高温部位で熱交換するクーラントを供給するために使用される。
【００４２】
通常の冷却ユニット１０は、凝縮器、または冷媒としてＣＯ２が使用されるときに、ガスクーラとして作動する少なくとも１つの熱交換器を備えている。
【００４３】
回路４はまた、冷却ユニット１０と可逆ユニット１４とを連結する第２膨張弁２５を備えている。この膨張弁は、電子制御膨張弁、温度調整弁、またはオリフィスチューブである。第２バイパス弁２６が、第２膨張弁２５と平行に設けられており、その入口と出口は、第２膨張弁２５の入口と出口にそれぞれ接続されている。
【００４４】
可逆ユニット１４においては、状況が異なっている。可逆ユニット１４は、ガスクーラ、凝縮器、または蒸発器として機能する熱交換器である。この可逆性の効果については、下記するところより、容易に理解しうると思う。
【００４５】
その結果、可逆ユニット１４における冷媒は、冷却されるか、または加熱され、可逆第ニ回路１６のクーラントは、車両の他の部位の冷却か加熱用として使用される。
【００４６】
可逆ユニット１４は、第２膨張弁２５の出口と接続されている入口１０９を備えている。又、可逆ユニット１４は、内部熱交換器３の高圧回路１１１と接続されている出口１１０を備えている。この高圧回路１１１の出口は、第１膨張弁２１に接続されて、閉回路４が作られている。
【００４７】
通常、可逆ユニット１４は、少なくとも２つの熱交換器を備えており、ガス冷却または凝縮モード（ＡＣモード）と、蒸発モード（ＨＰモード）間の自在性を高めることができる。しかし、単一の熱交換器とすることも可能であり、特定の場合には、３つ以上の熱交換器を設けることもできる。
【００４８】
下記するところから明らかになるように、加熱空調装置２０は、２つのモードで作動する。
【００４９】
−冷却モード（又は夏モード、又はＡＣモード）において、冷却ユニット１０と可逆ユニット１４は冷媒を冷却するか凝縮させ、蒸発ユニット６は、冷媒を蒸発させるか加熱する。
【００５０】
−加熱モード（又は冬モード、又はＨＰモード）において、蒸発ユニット６はバイパスされるか、不使用とされる。冷却ユニット１０は、冷媒を冷却して凝縮させ、可逆ユニット１４は、冷媒を加熱して蒸発させる。
【００５１】
上記両方のモードにおいて、冷媒は、回路４をバイパス手段によって、同一方向に循環する。この構成と機能により、設計の自在性を高めることができる。
【００５２】
この実施例における冷媒はＣＯ2であり、この実施例における補足的な要素のすべてはＣＯ2を例とした場合に特有のものである。他の冷媒を使用するときには、他の要素を使ったり、追加したりする。
【００５３】
図２においては、蒸発ユニット６内に単一の蒸発器６ａが使用されており、可逆ユニット１４内に、２つの蒸発器１４ａと１４ｂが使用されている。蒸発器６ａで冷却エネルギーを得るのに必要な圧力低下を発生させるために、第１膨張弁２１が作動する。空気と交差する標準的な蒸発器と異なり、この蒸発器６ａは、冷媒とクーラント回路８のクーラントとの間で冷却エネルギーを熱交換する。その後、この冷却エネルギーは、車両内の必要部位に分配される。
【００５４】
図２は、他の二次回路であるホットクーラント回路１２を示している。この回路１２は、冷却ユニット１０の水ガス予冷器１０ａと接続されている。この水ガス予冷器１０ａの目的は、ホットクーラント回路１２内を循環しているクーラントと高温で熱交換することである。このホットクーラント回路に接続されて、車両の前端に位置している熱交換器を経て、この非常に高温のエネルギーは外気に放出される。このホットクーラント回路１２はまた、車室内に位置している水熱交換器と接続されている。この水熱交換器は、主として加熱モードで使用される。
【００５５】
可逆第２回路１６は、２つの特有な回路１６ａと１６ｂを備えている。第１回路１６ａは、可逆ユニット１４の水サブクーラ１４ａと接続され、第２回路１６ｂは、可逆ユニット１４の水サブクーラ１４ｂと接続されている。
【００５６】
２つの熱交換器を使用する利点の１つは、冷却と加熱の２つのモードの温度水準で作動し、異なる温度水準で、２つの第２回路を使用することである。外部熱源を異なる温度に設定することにより、熱力学サイクルの効率を改善することができる。
【００５７】
しかし、冷媒の特性と設置上の制約により、或いは特定用途のために必要なときには、可逆ユニット１４は、単一の熱交換器を備えていても良い。
【００５８】
これらの熱交換器１４ａと１４ｂの出口で、第１回路１６ａと第２回路１６ｂは、車両の外気によって冷却される熱交換器と連結されている。
【００５９】
図２は、３段階の冷却効果を発揮しうるＡＣモードを示している。すなわち、初めは水ガス予冷器１０ａ、次に水ガスクーラ１４ｂ、最後に水-サブクーラ１４ａである。ＣＯ２のような冷媒の場合、これらの３つの水ガスクーラに分割することにより、車両の前端で得られるよりも効率良く、最も高い冷却容量を使用することができる。例えば、ガス予冷器の冷媒は、入口で１６５℃前後であるが、９０℃の水と熱交換し、ガスクーラの冷媒は、入口で１２０℃前後であるが、６０℃の水と熱交換し、サブクーラの冷媒は、入口で７０℃前後であるが、外気温に近い水と熱交換する。
【００６０】
その後冷媒は、内部熱交換器３の高圧回路１１１内を流動する。第１膨張弁２１が作動する一方で、第１バイパス弁２２は完全に閉止している。
【００６１】
内部熱交換器３内で、冷媒は、高圧回路１１１と抵圧回路１０４との間で熱交換する。この内部熱交換器３内の高圧回路１１１は、可逆ユニット１４の出口と接続している入口から始まり、第１膨張弁２１の入口と接続している出口で終わっている。
【００６２】
内部熱交換器３は、この実施例に特有のもので、冷媒の特性により、取り外したり、他の熱交換器と交換することもある。内部熱交換器３を使用することにより、冷媒サイクルの効率を良くすることができる。
【００６３】
圧縮機１の出口は、冷却ユニット１０の入口と接続されている。この実施例において、冷却ユニット１０は、単一の水ガスクーラ、または水凝縮器を備えている。もし必要があれば、これらを、他のガスクーラや凝縮器で交換しても良い。
【００６４】
冷却ユニット１０の出口は、第２バイパス弁２６と第２膨張弁２５の入口と接続されている。
【００６５】
要約すると、冷却モードにおいては、冷媒の蒸発は、蒸発器６ａで行われ、冷媒の凝縮や冷却は、冷却ユニットと可逆ユニットの両方で行われ、３つの熱交換器１０ａ、１４ａ、１４ｂは、すべて冷媒を冷却する部分である。
【００６６】
図３は、本発明による加熱モードを示している。相異点は、第１バイパス弁２２と第２バイパス弁２６の制御方法である。
【００６７】
第１バイパス弁２２が開弁し、かつ第１膨張弁２１が閉弁することにより、圧力損失を発生することなく、冷媒を蒸発ユニットに流入させる。その後、冷媒は気液分離器２に流入し、内部熱交換器の低圧回路１０４を横切り、圧縮機に流入する。
【００６８】
電動圧縮機１は、冷媒を圧縮し、冷媒の温度を上昇させる。冷却回路の水ガスクーラ１０ａにより、その暖熱エネルギーを、ホットクーラント回路１２に移動させることができる。このホットクーラント回路１２は、車室内に位置している少なくとも１つの熱交換器と接続されており、車室内を加熱することができる。
【００６９】
第２バイパス弁２６を閉じ、第２膨張弁２５を開くことにより、圧力は低下する。この場合、水熱交換器１４ａと１４ｂは、蒸発器として働き、その冷熱エネルギーは、可逆クーラント回路１６に移動させられる。この冷熱エネルギーはその後、車両のフロントモジュール内の外気に放出される。
【００７０】
可逆ユニット１４の第１熱交換器１４ａと第２熱交換器１４ｂを使用して、２つの蒸発段階を発揮させるようにしていることによる利点は、１つ又は他の熱交換器を交互に作動させることにより、凍結防止の管理を容易とすることである。これは、各クーラント回路１６ａか１６ｂを開閉することにより行われる。
【００７１】
要約すると、本発明の装置が加熱モードで作動しているとき、蒸発ユニット６内の蒸発器６ａと同様に、蒸発は、水熱交換器１４ａと１４ｂの両方の可逆ユニット１４で行われ、凝縮や冷却は、冷却ユニット１０、特に水ガスクーラ１０ａで行われる。
【００７２】
蒸発器ユニット６を通る循環を続けさせることによる利点は、回路内に一定の負荷を供給し続けて、冷却モードから加熱モードへの円滑な切換えができることである。
【００７３】
図４は、図３に示した加熱モードと同様であるが、バイパス弁の第２位置と第３位置が異なっている。第２位置において、バイパス弁２７は、内部熱交換器の高圧回路１１１の出口と気液分離器の入口１０２とを直接に接続している。バイパス弁２７からの管と、蒸発器ユニット６からの管は、気液分離器の一つの入口１０２で合流している。
【００７４】
この第２位置２７にバイパス弁２７が位置していることの利点は、回路４を流れる冷媒の圧力を低下できることである。
【００７５】
バイパス弁２７は、内部熱交換器３（高圧回路１１１）の出口と接続されている入口と、気液分離器２の入口１０２と接続されている出口を備えている。
【００７６】
これにより、バイパス弁２７は、冷却モードと加熱モードを切り換えるのに使用される。
【００７７】
−冷却モードにおいて、バイパス弁２７は閉じて、冷媒を第１膨張弁２１の入口に導き、可逆ユニット１４は、ガスクーラまたは凝縮器として、高圧で作動する。
【００７８】
−加熱モードにおいて、バイパス弁２７は完全に開いて、第１膨張弁２１をバイパスさせ、冷媒を気液分離器２の入口に直接に向かわせて圧縮機に流入させる。可逆ユニット１４の機能は、第２膨張弁２５を同時に使用することにより、蒸発器として低圧で作動させることができることである。
【００７９】
別の例においては、内部熱交換器３と気液分離器１０２の入口を直接に接続した第２位置の代わりに、第３位置のバイパス弁２８は、可逆ユニット１４の出口１１０と圧縮機の入口１０８との間に直接的に設けられている。
【００８０】
図５は、エジェクタ２３と、１つの蒸発器６ｂと、第３膨張弁２４を備える蒸発ユニット６の例を示す。この図は、冷却モードを示している。
【００８１】
エジェクタ２３の主入口１１２は、内部熱交換器３の高圧回路１１１と接続されている。補助入口１１３は、蒸発器６ｂの出口と接続している。エジェクタの出口１１４は、気液分離器の入口１０２に接続されている。気液分離器２の冷媒が液状で存在している底部と、蒸発器６ｂの入口を接続している管１１５は、第３膨張弁２４を支持しており、この膨張弁は、必要な圧力低下を発生させて、水蒸発器内に冷熱エネルギーを発生させている。適用例によっては、膨張弁２４を固定オリフィスや可変開度弁としてもよい。
【００８２】
この場合、エジェクタ２３により、蒸発器６ｂを通り抜けるエジェクタサイクルが形成されている。
【００８３】
エジェクタには可変絞りノズルが設けられている。そのため、第１膨張弁を設けることなく、上流で内部熱交換器３と直接に接続できる理由である。適用例により、膨張弁２４を固定オリフィスや可変開度弁としてもよい。エジェクタ内に可変絞りノズルを設けると、回路４内を循環する冷媒の流量と正確に対応して、冷却容量を制御できるという利点が得られる。
【００８４】
エジェクタを備えているこの実施例によると、圧縮機の同じ作動点において、蒸発ユニットの冷却容量を広い作動範囲内で増加させて、システム効率を上昇させ、その結果、構成機器を小形化することができる。
【００８５】
図６は、固定ノズルを備える１つのエジェクタ２３と、２つの蒸発器６ａと６ｂと、１つの第３膨張弁２４を備えている例を示す。エジェクタ２３内に固定ノズルを使用すると、冷媒の圧力と流量を、エジェクタの効率が最大となるように、第１膨張弁２１を設ける必要が生じる。しかし、２つの蒸発器に、図５で説明したような可変絞りノズル付きのエジェクタを使用することができる。
【００８６】
図５との相異点は、蒸発ユニット６のエジェクタの出口１１４と気液分離器の入口１０２を結ぶ線上に、第２蒸発器６ａが位置しているということである。この２つの蒸発器６ａと６ｂは、両方とも冷熱クーラント回路と平行又は直列に接続されており、この冷熱クーラント回路８内を循環しているクーラントに冷熱を移動させる。効率が増大するので、同じ快適度を提供するのに必要なエネルギーを減少させることができる。
【００８７】
図６は、図２のような本発明の冷却モードにおける加熱空調装置を示す。可逆ユニット１４内の冷媒の循環は、冷却ユニット１０内と同様の機能を有する。すなわち、水熱交換器１０ａ、１４ａ、１４ｂを通過する冷媒を冷却する機能である。
【００８８】
第１バイパス弁２７が閉じると、冷媒は、エジェクタ２３を経て蒸発ユニット６に流入する。このエジェクタ２３は、第１蒸発器６ｂ用のポンプとして作動し、かつ、エジェクタの出口１１４に接続されている第２蒸発器６ａ用の膨張弁としても作動する。これにより、第１蒸発器６ｂ内に冷媒を流動させることができ、両蒸発器６ａと６ｂ内を循環しているクーラントに、冷熱エネルギーを移動させることができる。
【００８９】
図７は、構造は図６に示すものと同じであるが、加熱モードにおけるものを示している。第１バイパス弁２７が開弁すると、冷媒は気液分離器２に直接的に向かう。その結果、蒸発ユニット６は完全にバイパスされる。この構成は、第１膨張弁をバイパスするだけでなく、エジェクタサイクルをもバイパスするという利点を有する。加熱モードで作動するとき、エジェクタが圧力低下を発生させることがなくなるので、好都合である。図４または図５で示す第１バイパス弁２８の位置に関する第３実施例もまた、気液分離器２と内部熱交換器３を冷媒が通過することを避けるという利点を有している。加熱モードにおけるこの回路により、より直接的に性能を高めることができる。
【００９０】
本発明で述べられた熱交換器は、すべて液体−液体の形式のものである。冷媒−冷媒の内部熱交換器３を除いて、クーラント−冷媒の形式である。
【００９１】
２つのバイパス弁２６と２２，２７または２８は、回路に２つの作動モードをさせるために、弁の開閉に関して逆の様式で制御され、小型ユニットを可逆装置として、冷却と加熱の目的を果たすことができる。
【００９２】
図４におけるように、第１バイパス弁２８を、第３実施例で提案したように、図５，図６，図７で示す装置内に設けることができる。すなわち、内部熱交換器３と気液分離器の入口１０２の間に位置している第１バイパス弁２７に代えて、可逆ユニット１４の出口１１０と圧縮機の入口１０８とを、直接的に流体結合することができる。
【００９３】
この加熱空調装置は、次の接続要素を備えている小型のユニットである。内部熱交換器３，気液分離器２、膨張装置２１，２５，２４、バイパス弁２２，２６，２７，２８と同様に、蒸発ユニット６，冷却ユニット１０，可逆ユニット１４、および圧縮機１０８が、オプションとしてこの小型ユニット内に組み込まれている。本発明のユニットを小型とするために、３つの特有のユニット（蒸発、冷却、可逆）を結合する回路の長さは０．５ｍ以下である。これは、個別ユニットや、自立ユニットや、単一ユニットを形成するために、この３つの特有のユニットを１つに接合したときの最大長さに相当する。
【００９４】
上記した下流や上流の定義は、その流体の流れ方向に基づくものである。一例として、第１バイパス弁２２は、蒸発ユニット６の上流にあるということは、第１バイパス弁が、回路４上にあって、その蒸発ユニットの入口の前方に位置しているということを意味している。
【００９５】
図１〜図７における表示の原則は、下記の通りである。
−波線で表されている管には、冷媒が流れていない。
−実線で表されている管には、冷媒が流れていない。
−機器を横切っている矢印は、その機器が可変型であることを示している。
−細線（例えば、図２の符号４）は、冷媒が低圧で低温であることを示している。
−太線（例えば、図２の圧縮機１と冷却ユニット１０の間の線）は、冷媒が高圧で高温であることを示している。
【符号の説明】
【００９６】
１    圧縮機
２    気液分離器
３    内部熱交換器
４    回路
６    蒸発ユニット
６ａ  第２蒸発器
６ｂ  第１蒸発器
８    二次回路
１０  冷却ユニット
１０ａ  予冷器
１２  ホットクーラント回路
１４  可逆ユニット
１４ａ  水サブクーラ
１４ｂ  水ガスクーラ
１６  可逆二次回路
１６ａ  特有回路
１６ｂ  特有回路
２０  加熱空調装置
２１  第１膨張弁
２２  第１バイパス弁
２３  エジェクタ
２４  第３膨張弁
２５  第２膨張弁
２６  第２バイパス弁
２７  バイパス弁
２８  バイパス弁
１００  入口
１０１  出口
１０２  入口
１０３  出口
１０４  低圧回路
１０５  入口
１０６  出口
１０７  入口
１０８  出口
１０９  入口
１１０  出口
１１１  高圧回路
１１２  主入口
１１３  補助入口
１１４  出口
１１５  管
【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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【外国語明細書】
2009257748000001.pdf