(57)【要約】  作動要素としてのボール２４、３４と、これらのボール２４、３４を調節するための関連するアクチュエータ２８、３８とをそれぞれが有する少なくとも２つのボール弁２０、３０を備えた冷媒回路用の弁装置１０である。そのような弁装置を有しヒートポンプ機能を備えた車両用の冷媒回路である。少なくとも２つのボール弁２０、３０は、それぞれ、３つの接続部Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ａ２、Ｂ２、Ｃ２を備えた、双方向の流れを形成可能な３方弁として設計される。第１のボール弁２０の第１のボール２４はＴ字形の穴を有し、この穴は、３つの接続部Ａ１、Ｂ１、Ｃ１のうちの２つの接続Ａ１、Ｂ１；Ａ１、Ｃ１を許容しかつ３つの接続部Ａ１、Ｂ１、Ｃ１のうちの１つの接続部Ｂ１、Ｃ１を遮断するか、あるいは、３つの接続部Ａ１、Ｂ１、Ｃ１にわたる同時の流れを許容する。第２のボール弁３０の第２のボール３４は、Ｌ字形の穴を有し、この穴は、３つの接続部Ａ２、Ｂ２、Ｃ２のうちの２つの接続Ａ２、Ｂ２；Ａ２、Ｃ２を許容しかつ３つの接続部Ａ２、Ｂ２、Ｃ２のうちの１つの接続Ｂ２、Ｃ２を遮断するか、あるいは３つの接続部Ａ１、Ｂ１、Ｃ１にわたる遮断を行う。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つのボール弁（２０、３０）を備えた冷媒回路（１）のための弁装置（１０）であり、各ボール弁が作動要素としてのボール（２４、３４）と、関連するボール（２４、３４）を調節するためのアクチュエータ（２８、３８）とを備えた前記弁装置において、前記少なくとも２つのボール弁（２０、３０）は、それぞれ、双方向の流路を有する３方弁であって３つの接続部（Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ａ２、Ｂ２、Ｃ２）を備え、第１のボール弁（２０）の第１のボール（２４）はＴ字形の穴（３６）を有し、この穴は、３つの接続部（Ａ１、Ｂ１、Ｃ１）のうちの２つの接続部（Ａ１、Ｂ１；Ａ１、Ｃ１）を連通させ、かつ３つの接続部（Ａ１、Ｂ１、Ｃ１）のうちの１つの接続部（Ｂ１、Ｃ１）を遮断させるか、あるいは、３つの接続部（Ａ１、Ｂ１、Ｃ１）を同時に連通させるかのいずれかを選択するものであり、第２のボール弁（３０）の第２のボール（３４）はＬ字形の穴（３６）を有し、この穴（３６）は、３つの接続部（Ａ２、Ｂ２、Ｃ２）のうちの２つの接続部（Ａ２、Ｂ２；Ａ２、Ｃ２）を連通させ、かつ３つの接続部（Ａ２、Ｂ２、Ｃ２）のうちの１つの接続部（Ｂ２、Ｃ２）を遮断させるか、あるいは３つの接続部（Ａ２、Ｂ２、Ｃ２）を遮断させるかのいずれかを選択するものであることを特徴とする弁装置（１０）。
【請求項２】
ボール弁（２０、３０）は、それぞれ、流路を備えたバルブブロック（２２、３２）を有し、前記バルブブロックにおいては、接続部（Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ａ２、Ｂ２、Ｃ２）が形成されるとともに、ボール（２４、３４）が回転可能に装着されていることを特徴とする請求項１記載の弁装置（１０）。
【請求項３】
第１の接続片（１２．１）を備えた第１の接続ブロック（１２）が、第１のボール弁（２０）の第２の接続部（Ｂ１）を第２のボール弁（３０）の第２の接続部（Ｂ２）に接続し、第２の接続片（１４．１）を備えた第２の接続ブロック（１４）が、第１のボール弁（２０）の第３の接続部（Ｃ１）を第2のボール弁（３０）の第３の接続部（Ｃ２）に接続するものであることを特徴とする請求項１または２記載の弁装置（１０）。
【請求項４】
第１の接続ブロック（１２）と、第２の接続ブロック（１４）と、第１のバルブブロック（２２）と、第２バルブブロック（３２）とは、互いに接続されているか、または共通の流体ブロックに完全にまたは部分的に組み合わされていることを特徴とする請求項３記載の弁装置（１０）。
【請求項５】
．第１のボール弁（２０）の第１の接続部（Ａ１）が弁装置（１０）の第１の流体接続部（Ｐ１）に接続され、第２のボール弁（３０）の第１の接続部（Ａ２）が弁装置（１０）の第２の流体接続部（Ｐ２）に接続され、第１の接続片（１２．１）が弁装置（１０）の第３の流体接続部（Ｐ３）を備え、第２の接続片（１４．１）が弁装置（１０）の第４の流体接続部（Ｐ４）を備えていることを特徴とする請求項３または４記載の弁装置（１０）。
【請求項６】
．第１のボール（２４）が、２つの半穴（２６．１、２６．２）と、貫通穴（２６．３）とを有することを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項記載の弁装置（１０）。
【請求項７】
２つの半穴（２６．１、２６．２）の軸と貫通穴（２６．３）の軸とがそれぞれ互いに垂直であり、両軸がボールの中心で交わっていることを特徴とする請求項６記載の弁装置（１０）。
【請求項８】
第１のボール（２４）は、第１のボール弁（２０）が第１の切換位置にあるときに、第１の接続部（Ａ１）を第２の接続部（Ｂ１）に接続するとともに第３の接続部（Ｃ１）を遮断し、第１のボール弁（２０）が第２の切換位置にあるときに、第１の接続部（Ａ１）を第２の接続部（Ｂ１）および第３の接続部（Ｃ１）に接続し、第１のボール弁（２０）が第３の切換位置にあるときに、第１の接続部（Ａ１）を第３の接続部（Ｃ１）に接続するとともに第２の接続部（Ｂ１）を遮断するものであることを特徴とする請求項６または７記載の弁装置（１０）。
【請求項９】
第１のボール弁（２０）は、２つの切換位置間の切り換え中に流れに対して所定の最小流れ断面積を付与する補償手段を有することを特徴とする請求項８記載の弁装置（１０）。
【請求項１０】
第２のボール（３４）が２つの半穴（３６．１、３６．２）を有することを特徴とする請求項１から９までのいずれか１項記載の弁装置（１０）。
【請求項１１】
２つの半孔（３６．１、３６．２）の軸が互いに垂直であり、これらの軸がボールの中心で交わっていることを特徴とする請求項１０記載の弁装置（１０）。
【請求項１２】
第２のボール（３４）は、第２のボール弁（３０）が第１の切換位置にあるときに、第１の接続部（Ａ２）を第２の接続部（Ｂ２）に接続するとともに第３の接続部（Ｃ２）を遮断し、第２のボール弁（３０）が第２の切換位置にあるときに、第１の接続部（Ａ２）と第２の接続部（Ｂ２）と第３の接続部（Ｃ２）とを遮断し、第２のボール弁（３０）が第３の切換位置にあるときに、第１の接続部（Ａ２）を第３の接続部（Ｃ２）に接続するとともに第２の接続部（Ｂ２）を遮断するものであることを特徴とする請求項１０または１１記載の弁装置（１０）。
【請求項１３】
車両用のヒートポンプ機能を備えた冷媒回路（１）であって、圧縮機（３）と、凝縮器（５）と、間接凝縮器（７）と、冷却器（８）と、蒸発器（９）と、２つの膨張要素（ＥＯ１、ＥＯ２）と、少なくとも２つのボール弁（２０、３０）を備えた弁装置（１０）とを有し、これにより冷媒回路（１）の異なる動作モードを設定できるものにおいて、弁装置（１０）は、請求項１から１２までの少なくともいずれか１項記載の弁装置（１０）によって構成されるものであることを特徴とする冷媒回路（１）。
【請求項１４】
．弁装置（１０）の第１の流体接続部（Ｐ１）が圧縮機（３）の高圧側に接続され、弁装置（１０）の第２の流体接続部（Ｐ２）が圧縮機（３）の吸込側に接続され、弁装置（１０）の第３の流体接続部（Ｐ１）が凝縮器（５）に接続され、弁装置（１０）の第４の流体接続部（Ｐ４）が間接凝縮器（７）に接続されていることを特徴とする請求項１３記載の冷媒回路（１）。
【請求項１５】
２つのボール弁（２０、３０）の第１の組み合わせ切換位置を介した冷却を設定可能であるか、または２つのボール弁（２０、３０）の第２の組み合わせ切換位置を介した加熱モードを設定調整可能であるか、または２つのボール弁（２０、３０）の第３の組み合わせ切換位置を介して、凝縮器（５）と間接凝縮器（７）とへの同時の流れの形成を設定可能であるか、あるいは２つのボール弁（２０、３０）のさらなる組み合わせ切換位置を介して、さまざまな方法による冷媒回路（１）への冷媒充填またはフラッシングを設定可能であることを特徴とする請求項１４記載の冷媒回路（１）。
【請求項１６】
ボール弁（２０、３０）は、冷媒回路（１）の動作モードを切り換えるために所定の順序で切り換え可能であることを特徴とする請求項１５記載の冷媒回路（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文に記載の冷媒体回路用の弁装置と、そのような弁装置を備えた車両用のための、ヒートポンプ機能を備えた冷媒回路とに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の冷媒回路のための弁装置が、多くのバリエーションによって知られている。そのような弁装置は、例えば少なくとも２つのボール弁を備えることができ、その各々は、作動要素としてのボールと、関連するボールを調節するためのアクチュエータとを有する。この弁装置は、たとえば冷媒回路が、圧縮機、凝縮器、間接凝縮器、冷却器、蒸発器および２つの膨張装置を含むところの、車両用のヒートポンプシステムにおいて使用することができる。冷媒回路の異なる動作モードは、少なくとも２つのボール弁を備えた弁装置を介して設定できる。
【０００３】
ヒートポンプシステムは、電動車両で使用することができる。これらでは、冷媒回路を使用して車両内部を加熱できるという利点がある。したがって、電気補助ヒーターを使用した車両暖房と比較して、より低電力の消費で暖房を実現できる。これによって、電気的な範囲が広がる。冷媒回路のさまざまな機能を切り替えるために、遮断弁が使用される。これらは、冷房機能用の凝縮器を通る流れと、加熱機能用の間接凝縮器を通る流れとを選択的に切り換えるために使用される。これら２つの動作モードのそれぞれにおいて十分な量の冷媒を積極的に活用するためである。冷媒回路の一部を利用可能にするために、冷媒吸引機能もが使用される。冷媒は、アクティブでない熱交換器から抽出され、冷媒回路のアクティブ領域に供給される。冷房モードでは、車両の前面に位置する凝縮器に冷媒が流される。同時に、圧縮機によって間接凝縮器から冷媒が引き出される。加熱モードでは、間接凝縮器に冷媒が流れる。同時に、圧縮機によって凝縮器から冷媒が吸い出される。これを実現するために、４つの遮断弁が使用される。これらは円状に配置され、それぞれが、バルブ間のライン出口を有する。４つの弁は、同じ構造である。これらは、ボール弁の原理に従って動作する。４つの弁のそれぞれにボールが設けられており、ボールは、その軸に沿った穴を有する。ハウジングには、反対側の位置に２つの開口を有する。ボールはサーボモータで回転させることができる。ボールが回転して、その穴がハウジングの開口と揃うと、弁を通って媒体が流れることができる。穴がハウジングの開口と重ならないようにボールを回転させると、バルブが閉じ、よって媒体が弁を通過できなくなる。４つの弁を駆動するために４つの電動サーボモータが必要となり、この点は欠点と見なすことができる。４つの弁とそのサーボモータとを使用すると高価である。さらに、４つの弁の重量が、車両の燃料消費に悪影響を及ぼす。さらに、４つの弁に必要なスペースは、比較的大きい。
【０００４】
ドイツ特許出願公開第１０２０１４１０５０９７号明細書（特許文献１）は、複数の弁、特に膨張弁および／または遮断弁のための、一般的なバルブブロック構造を開示している。このバルブブロック構造は、流体用の複数の流路を備えたバルブブロックと、関連する複数の駆動ユニットを備えた複数の調節ユニットとを備える。バルブブロックは、流路を備えた流路要素と制限要素との２つの部分で形成される。制限要素は、流路のカバーおよび境界として機能するとともに、さらに、流路要素に設けられ得る空洞または凹部としても機能する。調節ユニットは弁体を備えた弁として理解され、弁体は調節要素を介して移動される。ボール弁は、調節ユニットとして使用されることが好ましい。調節ユニットがボール弁として設計されている場合、それぞれの弁体はボールとして設計され、調節要素はボール上のピンのような接続体として設計される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ドイツ特許出願公開第１０２０１４１０５０９７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、冷媒回路用の弁装置と、このような弁装置を有する車両用のヒートポンプ機能を備えた冷媒回路とを提供することにあり、それによって、冷媒サイクルにおける様々な機能、特にヒートポンプの機能を、大幅な低コストおよび大幅な軽量化と、より小さな設置スペースで実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、この目的は、請求項１の特徴を有する冷媒回路用の弁装置と、請求項１３の特徴を有する車両用のヒートポンプ機能を有する冷媒回路とを提供することにより達成される。本発明の有利な実施形態および発展形態は、従属請求項に明記されている。
【０００８】
さまざまな機能、特にヒートポンプの機能を、非常な低コストと低重量とで、またより小さな設置スペースで実装できる冷媒回路の弁装置を提供するために、それぞれが作動要素となるボールと、関連するボールを調節するためのアクチュエータとを備えた少なくとも２つのボール弁が、それぞれ、３つの接続部を備えた双方向に流動可能な３方弁として設計される。ここで、第１のボール弁の第１のボールにはＴ字形の穴があり、この穴は、３つの接続部のうちの２つの接続部を通る選択的な流れ、および３つの接続部のうちの１つへの接続の遮断と、３つの接続部への同時の流れと、のいずれかを可能にする。第２のボール弁の第２のボールにはＬ字形の穴があり、この穴は、３つの接続部のうち２つの接続部を通る選択的な流れ、および３つの接続部のうちの１つへの接続の遮断と、３つの接続部への接続の遮断と、のいずれかを可能にする。
【０００９】
加えて、ヒートポンプ機能を備えた車両用の冷媒回路が提案される。これは、圧縮機と、凝縮器と、間接凝縮器と、冷却器と、蒸発器と、２つの膨張要素と、少なくとも２つのボール弁を備えた本発明による弁装置とを含む。この弁装置を介して、冷媒回路についての異なる動作モードを設定することができる。本発明に係る弁装置の実施形態においては、ヒートポンプの異なる機能を２つのボール弁のみで構成することが有利に可能である。このため、２つのアクチュエータのみが必要であり、これは、好ましくは、ヒートポンプの異なる機能を切り換えるための電動サーボモータとして設計される。さらに、本発明による弁装置の実施形態は、冷媒回路の複雑さを有利に低減する。その結果、ヒートポンプ機能を実施するための冷媒回路がより堅牢なものとなる。
【００１０】
冷却器は、冷却材と冷媒との熱交換器であると理解される。冷却器は、ヒートポンプモードにおいては熱源として機能し、冷房モードにおいてはバッテリのような冷却ユニットとして機能する。
【００１１】
本発明の弁装置の有利な実施形態では、ボール弁はそれぞれ、流路を備えたバルブブロックを有することができ、このバルブブロックに、接続部が形成されるとともに、ボールが回転可能に支持され得る。さらに、第１の接続片を備えた第１の接続ブロックは、第１のボール弁の第２の接続部を第２のボール弁の第２の接続部に接続でき、第２の接続片を備えた第２の接続ブロックは、第１のボール弁の第３の接続部を第２のボール弁の第３の接続部に接続できる。このようなボール弁の構造により、ヒートポンプのさまざまな機能を、特に省スペースで実現することができる。
【００１２】
本発明による弁装置の別の有利な実施形態では、第１の接続ブロックと、第２の接続ブロックと、第１の接続片と、第２の接続片とを互いに接続することができ、好ましくは互いにねじ接合することができる。あるいは、第１の接続ブロックと、第２の接続ブロックと、第１の接続片と、第２の接続片とを、完全にまたは部分的に共通の流体ブロックに組み合わせて、組立工程を有利に簡素化することができる。
【００１３】
本発明による弁装置のさらに有利な実施形態では、第１のボール弁の第１の接続部を弁装置の第１の流体接続部に接続することができ、第２のボール弁の第１の接続部を弁装置の第２の流体接続部に接続することができる。第１の接続部は、弁装置の第３の流体接続部を有することができ、第２の接続部は、弁装置の第４の流体接続部を有することができる。これにより、弁接続用の４つの流体接続が行われ、接続ラインを介して冷媒回路の他のコンポーネントに接続することができる。
【００１４】
本発明による弁装置のさらに有利な実施形態では、第１のボールは２つの半穴と一つの貫通穴とを有することができる。２つの半穴の軸と一つの貫通穴の軸とは好ましくは互いに垂直で、ボールの中心で交わることができる。第１のボールのこのような設計により、回転軸の周りの調節動作と必要なシール機能とを特に簡単に実現することができる。第１のボールの第１の回転位置に対応する第１のボール弁の第１の切換位置では、第１のボールは、第１接続部を第２接続部に接続するとともに、第３接続部を遮断する。第１のボールの第２の回転位置に対応する第１のボール弁の第２の切換位置では、第１のボールは、第１の接続部を第２の接続部と第３の接続部とに接続する。第１のボールの第３の回転位置に対応する第１のボール弁の第３の切換位置では、第１のボールは、第１の接続部を第３の接続部に接続するとともに、第２の接続部を遮断する。
【００１５】
本発明による冷媒回路の有利な実施形態では、弁装置の第１の流体接続部は圧縮機の高圧側に接続でき、弁装置の第２の流体接続部は圧縮機の吸込側に接続でき、弁装置の第３の流体接続部は凝縮器に接続でき、弁装置の第４の流体接続部は間接凝縮器に接続できる。２つのボール弁を用いて弁装置の内部を相互接続することにより、追加のヒートポンプ機能を使用して、冷媒回路において必要なすべての冷媒流れ方向を設定することができる。たとえば、２つのボール弁の最初の組み合わせ切換位置による冷却モード、または２番目の組み合わせ切換位置による冷媒回路の加熱操作モード、または２つのボール弁の３番目の組み合わせ切換位置による凝縮器と間接凝縮器とへの同時流れ、または、２つのボールバルブをさらに組み合わせた切換位置を介して、冷媒回路のさまざまな方法での冷媒充填またはフラッシングを設定できる。加えて、冷媒回路の動作モードを切り換えるために、ボール弁を所定の順序で切り換えることができる。Ｔ字形の穴を備えた第１のボール弁は、凝縮器または間接凝縮器に連通することができるし、またはその両方に同時に連通することもできる。Ｌ字形の穴を備えた第２のボール弁は、凝縮器または間接凝縮器から冷媒を抽出するか、または完全に閉じられた状態となる。２つのボール弁の切換位置は互いに一致しているため、たとえば、２つのボール弁を組み合わせて、間接凝縮器のみの流れが第１のボール弁を流れ、同時に間接凝縮器が第２のボール弁を介して吸引動作を受けるといった切換位置をセットすることは不可能である。このような切換の場合には、短絡が発生する。さらに、凝縮器のみが第１のボール弁からの流れを受け、同時に凝縮器が第２のボール弁を介して吸引動作を受けるように、２つのボール弁による組み合わせ切換位置をセットすることが、防止される。これも短絡の原因となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ヒートポンプ機能を備えた車両用のための、本発明による冷媒回路の例示的な実施形態の概略回路図である。
【図２】図１の冷媒回路用の本発明による弁装置の例示的な実施形態の概略回路図である。
【図３】図２の本発明による弁装置を上から見た概略立体図である。
【図４】図２および図３の本発明による弁装置を下から見た概略立体図である。
【図５】図２から図４までの本発明による弁装置の第１のボール弁のための第１のボールの概略立体図である。
【図６】図２から図４までの本発明による弁装置の第２のボール弁のための第２のボールの概略立体図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１から分かるように、図示の実施形態のヒートポンプ機能を備えた車両用の冷媒回路１は、圧縮機３と、凝縮器５と、間接凝縮器７と、冷却器８と、蒸発器９と、２つの膨張要素ＥＯ１、ＥＯ２と、本発明による弁装置１０とを有する。弁装置１０は、少なくとも２つのボール弁２０、３０を備え、これらのボール弁によって、冷媒回路１についての異なる動作モードを設定することができる。冷媒回路１における個々の構成要素は、図示のように相互接続されている。
【００１８】
図１〜図６に示されるように、図示の例示的な実施形態の冷媒回路１の弁装置１０は２つのボール弁２０、３０を有し、各ボール弁は、作動要素としてのボール２４、３４と、関連するボール２４、３４を調節するアクチュエータ２８、３８とを有する。本発明によれば、両方のボール弁２０、３０は、それぞれ３つの接続部Ａ１、Ｂ１、Ｃ１と、Ａ２、Ｂ２、Ｃ２とを備えた、通過流体を双方向へ流動させることが可能な３方弁として設計されている。ここで、第１のボール弁２０の第１のボール２４は、３つの接続部Ａ１、Ｂ１、Ｃ１のうちの２つの接続部Ａ１、Ｂ１；Ａ１、Ｃ１を連通させるとともに１つの接続部Ｂ１、Ｃ１を閉じるすなわち遮断させるＴ字形の穴２６を有する。あるいは、穴２６は、接続部Ａ１、Ｂ１、Ｃ１を同時に連通させる。第２のボール弁３０の第２のボール３４は、３つの接続部Ａ２、Ｂ２、Ｃ２のうちの２つの接続部Ａ２、Ｂ２；Ａ２、Ｃ２を連通させるとともに１つの接続部Ｂ２、Ｃ２を遮断させるＬ字形の穴３６を有する。あるいは、穴３６は、３つの接続部Ａ２、Ｂ２、Ｃ２を遮断させる。
【００１９】
図３および図４に示すように、ボール弁２０、３０は、それぞれ、流路を備えたバルブブロック２２、３２を有する。これらのバルブブロック２２、３２には、接続部Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ａ２、Ｂ２、Ｃ２が形成されるとともに、ボール２４、３４が回転可能に装着されている。第１のＴ字形の接続片１２．１を備えた第１の接続ブロック１２は、第１のボール弁２０の第２の接続部Ｂ１を第２のボール弁３０の第２の接続部Ｂ２に接続する。さらに、第２の接続ブロック１４は、第２のＴ字形の接続片１４．１によって、第１のボール弁２０第３の接続部Ｃ１を第２のボール弁３０の第３の接続部Ｃ２に接続する。図示されている例示的な実施形態では、第１の接続ブロック１２と、第２の接続ブロック１４と、第１のバルブブロック２２と、第２のバルブブロック３２とは、ねじ接続部（詳細には図示せず）を介して互いにねじ止めされている。これに代えて、図示されていない例示的な実施形態では、第１の接続ブロック１２と、第２の接続ブロック１４と、第１のバルブブロック２２と、第２のバルブブロック３２とは、完全にまたは部分的に共通の流体ブロックに組み合わせることができる。図３および図４に示されるように、アクチュエータ２８、３８は、シャフト（図示せず）を介してボール２４、３４に連結されるサーボモータとして設計される。それぞれのアクチュエータ２８、３８は、関連するボール２４、３４を、その回転軸の周りで、シャフトを介して様々な切り替え位置に回転させることができる。
【００２０】
特に図２によってさらに示されるように、図示の弁装置１０の例示的な実施形態では、第１のボール弁２０の第１の接続部Ａ１は、弁装置１０の第１の流体接続部Ｐ１に接続されている。第２のボール弁３０の第１の接続部Ａ２は、バルブ装置１０の第２の流体接続部Ｐ２に接続されている。さらに、第１のＴ字形の接続片１２．１は、バルブ装置１０の第３の流体接続部Ｐ３を有し、第２のＴ字形の接続片１４．１は、バルブ装置１０の第４の流体接続部Ｐ４を有する。
【００２１】
図５に示すように、第１のボール２４は、２つの半穴２６．１、２６．２および貫通穴２６．３を有する。２つの半穴２６．１、２６．２および貫通穴２６．３の軸は、互いに垂直であり、ボールの中心で交わっている。
【００２２】
さらに図６に示すように、第２のボール３４は、２つの半穴３６．１、３６．２を有する。２つの半穴３６．１、３６．２の軸は互いに垂直であり、ボールの中心で交わっている。
【００２３】
さらに、図２から理解されるように、第１のボール弁２０の第１の切換位置では、第１のボール２４は第１のポートＡ１を第２のポートＢ１に接続し、第３のポートＣ１を遮断する。第１のボール弁２０における図示の状態の第２の切換位置では、第１のボール２４は、第１の接続部Ａ１を第２の接続部Ｂ１および第３の接続部Ｃ１に接続する。第１のボール弁２０の第３の切換位置では、第１のボール２４は第１の接続部Ａ１を第３の接続部Ｃ１に接続し、第２の接続部Ｂ１を遮断する。したがって、第１の接続部Ａ１は入口開口部として機能し、第２の接続部Ｂ１および第３の接続部Ｃ１はそれぞれ出口開口部として機能する。ここで、第１の接続部Ａ１は、切換位置に関係なく、第１の半穴２６．１の開口部に接続される。第２の接続部Ｂ１は、第１の切換位置では第２の半穴２６．２の開口部に接続され、第２の切換位置では貫通穴２６．３の開口部に接続される。第３の接続部Ｃ１は、第３の切換位置では第２の半孔２６．２の開口部に接続され、第２の切換位置では貫通孔２６．３の開口部に接続される。
【００２４】
さらに、図２から理解されるように、第２のボール弁３０の第１の切換位置では、第２のボール３４が第１のポートＡ２を第２のポートＢ２に接続し、第３のポートＣ２を遮断する。第２のボール弁３０における図示の状態の第２の切換位置では、第２のボール３４は、第１の接続部Ａ２と第２の接続部Ｂ２と第３の接続部Ｃ２を遮断する。第２のボール弁３０の第３の切換位置では、第２のボール３４は第１の接続部Ａ２を第３の接続部Ｃ２に接続し、第２の接続部Ｂ２を遮断する。
【００２５】
図１からも分かるように、弁装置１０の第１の流体接続部Ｐ１は、圧縮機３の高圧側に接続されている。弁装置１０の第２の流体接続部Ｐ２は、圧縮機３の吸入側に接続され、逆止弁ＲＳＶが、第２の流体接続部Ｐ２と圧縮機３との間に配置されている。弁装置１０の第３の流体接続部Ｐ３は、凝縮器５の第１の接続部に接続されている。弁装置１０の第４の流体接続部Ｐ４は、間接凝縮器７の第１の接続部に接続されている。図１において、凝縮器５の第２の接続部は、逆止弁ＲＳＶを介して、膨張弁として設計された膨張要素ＥＯの第１の接続部に接続されている。間接凝縮器５の第２の接続部も、逆止弁ＲＳＶを介して膨張要素ＥＯの第１の接続部に接続されている。膨張要素ＥＯの第２の接続部は、蒸発器の第１の接続部に接続されている。蒸発器９の第２の接続部は、圧縮機３の吸入側に接続されている。
【００２６】
冷媒回路１の冷却動作モードは、２つのボール弁２０、３０における第1の組み合わせ切換位置を介して設定され、第１のボール弁２０はその第１の切換位置にあり、第２のボール弁３０はその第３の切換位置にある。したがって、冷却動作モードでは、凝縮器５の第１の接続部は、圧縮機３の高圧側に接続され、両者間の流れが作られる。同時に、間接凝縮器７の第１の接続部は、圧縮機３の吸入側に接続され、この圧縮機による吸い出しが行われる。これに代わるところの、冷媒回路１の加熱動作モードは、２つのボール弁２０、３０の第２の組み合わせ切換位置を介して設定され、第１のボール弁２０はその第３の切換位置にあり、第２のボール弁３０はその第１の切換位置にある。したがって、加熱モードでは、間接凝縮器７の第１の接続部が圧縮機の高圧側に接続されて、両者間の流れが作られる。同時に、凝縮器５の第１の接続部は、圧縮機３の吸入側に接続され、圧縮機３によって吸引される。２つのボール弁２０、３０の第３の組み合わせ切換位置では、第１のボール弁２０が第２切換位置にあるとともに第２ボール弁３０も第２切換位置にあり、凝縮器５および間接凝縮器７において同時に流れが作られる。２つのボール弁２０、３０のさらなる組み合わせ切換位置を介して、冷媒回路１についての異なる手法であるところの、冷媒充填またはフラッシングを設定することができる。２つのボール弁２０、３０についての望ましくない組み合わせ切換状態を回避するために、ボール弁２０、３０は、冷媒回路１の動作モードを切り替えるために所定の順序で切り換えられる。２つのボール弁２０、３０の組み合わせ切換位置は、たとえば、間接凝縮器７のみが第１のボール弁２０を通った流れを受け、かつ同時に間接凝縮器７が第２のボール弁３０を介して吸引されたり、または凝縮器５のみが第１のボール弁２０を通った流れを受け、かつ同時に凝縮器５が第２のボール弁３０を介して吸引されたりするような、これら２つのボール弁２０、３０の組み合わせ切換位置というものが不可能であるように、互いに設定されていることが好ましい。有利な手法においては、冷媒回路１の実施形態では、圧縮機３をオフにする必要なく動作モードを変更することを可能にする。この目的のために、第１のボール弁２０は、図示されていない補償手段を有しており、２つの切換位置の間での切り換え中に、流体の流れに対して規定の最小流れ断面を提供する。例えば、第１のボール２４は、第２の半穴２６．２の開口と貫通穴２６．３の開口との間にバイパスチャネルを有することができる。これらのバイパスチャネルは、第１のボール２４のケーシングにおける溝および／またはノッチとして導入される。その結果、第１の切換位置から第２の切換位置を経由して第３の切換位置に向けてボールが回転している間に、またはそれとは逆の向きにボールが回転している間に、流体の流れに対して少なくとも１つの最小流路断面積が確保される。バイパスチャネルは、貫通穴２６．３の２つの開口と第２の半穴２６．２の開口とを接続する。バイパスチャネルの深さや幅を変えることにより、回転プロセス中に、効果的な最小流れ断面積を構成することができる。追加的にまたは代替的に、少なくとも貫通穴２６．３の開口��よび第２の半穴２６．２の開口は、それぞれ、第２の接続部Ｂ１および第３の接続部Ｃ１よりも大きい直径を有することができる。システムの観点から、上記の２つの建設的な対策に加えて、圧縮機３を完全にオフにする代わりに、切換操作中に圧縮機３の電力を制限することで、圧縮機３が稼働しているときの流れ断面積が狭くても、システムに許容できない高圧ピークを生成しないという選択肢がある。
【００２７】
冷却モードから加熱モードへの変更を例として説明する。既に上述したように、冷媒回路１の冷却動作モードでは、第１のボール弁２０はその第１の切換位置にあり、第２のボール弁３０はその第３の切換位置にある。これにより、冷媒は凝縮器５を通って流れ、間接凝縮器７は吸引される。ここで、第２のボール弁３０は、この第２のボール弁のすべての接続部Ａ２、Ｂ２、Ｃ２が遮断され、冷媒がそれ以上は引き出されない第２の切換位置に切り換えられる。次に、第１のボール弁２０は、凝縮器５および間接凝縮器７に冷媒が流れることができる第２の切換位置に切り換えられる。次に、第１のボール弁２０は、第３の切換位置に切り換えられ、その場合は間接凝縮器７のみに冷媒が流れる。次に、第２の切換弁３０がその第１の切換位置に切り換えられ、それにより凝縮器５が吸引状態とされる。
【符号の説明】
【００２８】
１      ヒートポンプ機能を備えた１つの冷媒回路
３      圧縮機
５      凝縮器
７      間接凝縮器
８      冷却器
９      蒸発器
１０      弁装置
１２      第１の接続ブロック
１２．１  第１の接続片
１４      第２の接続ブロック
１４．１  第２の接続片
２０      第１のボール弁
２２      第１のバルブブロック
２４      第１のボール
２６      Ｔ字形の穴
２６．１  第１の半穴
２６．２  第２の半穴
２６．３  貫通穴
２８      第１のアクチュエータ
Ａ１、Ｂ１、Ｃ１      接続部
３０      第２のボール弁
３２      第２のバルブブロック
３４      第２のボール
３６      Ｌ字形の穴
３６．１  第１の半穴
３６．２  第２の半穴
３８      第２のアクチュエータ
Ａ２、Ｂ２、Ｃ２      接続部
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４    流体接続部
ＲＳＶ    逆止弁
【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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【国際調査報告】
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