電気推進車両に装備される暖房、換気、および／または空調設備に内蔵される熱力学的な空調ループ
本発明は、冷媒の循環を生ずる熱力学的な空調ループ（４）に関し、四方弁（６）の第１の孔（９）と第２の孔（１０）との間に配置された熱力学的な空調ループ（４）の第１の部分（７）の内部で、冷媒の循環方向を逆転可能な四方弁（６）と、少なくとも１つの第１の空冷式熱交換器（１１）と、第１の減圧装置（１２）とを含んでいる。熱力学的な空調ループ（４）の第１の部分（７）は、第１の減圧装置（１２）と四方弁（６）の第２の孔（１０）との間に配置された内部熱交換器（１５）を含んでいる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用の暖房、換気、および／または空調設備の分野に関する。本発明は、自動車、中でも電気推進式の自動車に装備される上記設備に内蔵される熱力学的な空調ループを特に目的としている。本発明は、また、このような空調ループを含む暖房、換気、および／または空調設備を目的としている。
【背景技術】
【０００２】
電気推進式の自動車には、一般に、自動車の乗員室内部に分配される空気における空気熱パラメータを修正するために、暖房、換気、および／または空調設備が装備されている。このような設備は、たとえばＲ１３４ａ、または同等物等の亜臨界冷媒、あるいはたとえば二酸化炭素または同等物等の超臨界冷媒が内部で流れる熱力学的な空調ループを含んでいる。
【０００３】
熱力学的な空調ループの一部の内部で、冷媒が流れる方向を逆転することによって、「暖房」モードまたは「冷房」モードで動作可能である上記の熱力学的な空調ループは、特許文献１により公知である。そのため、熱力学的な空調ループは、四方弁、圧縮機、第１、第２、第３および第４の熱交換器、第１および第２の減圧装置を含んでいる。
【０００４】
圧縮機は、冷媒を圧縮するように構成されている。第１の熱交換器は、外気流と、圧縮機から送られる冷媒との間で熱交換できるように構成されている。第２の熱交換器は、外気流と冷媒との間で熱交換することができるようになっている。第１の減圧装置は、第２の熱交換器から送られる冷媒の圧力を低下させるように構成されている。第３の熱交換器は、第１の減圧装置によって圧力が下げられる冷媒の蒸発により空気流を冷却するように構成されている。第２の減圧装置は、圧縮機により圧縮される冷媒の圧力を下げるように構成されている。第４の熱交換器は、冷媒と、燃料電池から送られるガス流との間の熱交換を可能にする。
【０００５】
四方弁は、第２の熱交換器、第４の熱交換器、および第２の減圧装置を含むループ部分を通る冷媒の通過方向を逆転させることができる。
【０００６】
冷媒は、熱力学的な空調ループの内部で、一般にはモリエ線図で表わされる熱力学的なサイクルに従う。モリエ線図から、熱力学的な空調ループの成績係数「ＣＯＰ」（英語の頭語）を導くことが知られている。熱力学的な空調ループの成績係数は、再生される有効パワーと、冷媒を圧縮するために圧縮機により消費されるエネルギーとの比として定義されている。
【０００７】
しかしながら、従来技術から公知の熱力学的な空調ループは、高い成績係数に達することができないので、特に、車両のユーザに対して、最小の消費エネルギーで最適な熱快適性を提供しようとする場合に支障を生じる。
【０００８】
より一般的には、このような熱力学的な空調ループは、その利用のために著しくエネルギーを消費する場合に支障を生じ、こうした過度の消費は、車両が電気推進式である場合には、ますます危機的な状態となり、その結果、熱力学的な空調ループを利用するために消費される電気エネルギーは、自動車の連続動作能力（ａｕｔｏｎｏｍｉｅ）を低下させる。
【０００９】
さらに、電気推進車両という特定の事例では、エンジンの冷却回路がないために熱源を設置できないので、著しい熱不足に陥る。このような熱不足は、「暖房」モードおよび／または、空気流を冷却してから再び加熱することが必要な「再暖房」モードで、熱力学的な空調ループを利用する場合、エネルギー消費を増やしてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許公開第２００８／０１５２９７６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の第１の目的は、自動車、特に電気推進式の自動車に装備するための暖房、換気、および／または空調設備の一部をなす熱力学的な空調ループを提案することにあり、この空調ループは「冷房」モードと「暖房」モードで動作可能である。さらに、本発明における熱力学的な空調ループは、車両の外部の気候、中でも外気温に応じて、２以上、特に３〜４の高い成績係数「ＣＯＰ」を有する。
【００１２】
本発明の第２の目的は、このような熱力学的な空調ループを含み、車両前方に配置された熱交換器から送られる凝縮パワーを減少するように構成された、暖房、換気、および／または空調設備を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によれば、熱力学的な空調ループは、冷媒の循環を生じ、また、四方弁を備えており、この四方弁の第１の孔と第２の孔との間に設けられた熱力学的な空調ループの第１の部分の内部で、冷媒の循環方向を逆転可能である。熱力学的な空調ループの第１の部分は、少なくとも１つの第１の空冷式熱交換器と、第１の減圧装置とを含んでいる。
【００１４】
特に、熱力学的な空調ループの第１の部分は、第１の減圧装置と四方弁の第２の孔との間に配置された内部熱交換器を含んでいる。
【００１５】
熱力学的な空調ループの第１の部分は、第１の減圧装置に並列接続される第１のバイパスを含んでいると有利である。
【００１６】
さらに、第２の空冷式熱交換器は、熱力学的な空調ループの第１の部分で、内部熱交換器と、四方弁の第２の孔との間に配置されている。
【００１７】
また、第２の減圧装置は、熱力学的な空調ループの第１の部分で、内部熱交換器と第２の空冷式熱交換器との間に配置されている。第２のバイパスは第２の減圧装置に並列接続されているのが好ましい。
【００１８】
本発明によれば、四方弁は、
第１の部分の内部で、四方弁の第１の孔から、第１の空冷式熱交換器、第１のバイパス、内部熱交換器、第２の減圧装置、第２の空冷式熱交換器、および四方弁の第２の孔を通って冷媒が連続して流れる熱力学的な空調ループの第１の動作位置、いわゆる「冷房モード」と、
第１の部分の内部で、四方弁の第２の孔から、第２の空冷式熱交換器、第２のバイパス、内部熱交換器、第１の減圧装置、第１の空冷式熱交換器、および第１の孔を通って、冷媒が連続して流れる熱力学的な空調ループの第２の動作位置、いわゆる「暖房モード」とをとる。
【００１９】
熱力学的な空調ループは、四方弁の第３の孔と第４の孔との間に配置された第２の部分を有し、この第２の部分は、少なくとも１つの圧縮機を有するのが好ましい。熱力学的な空調ループの第２の部分は、また、圧縮機と四方弁の第４の孔との間に配置された第３の熱交換器を有する。第３の熱交換器には、冷媒と第１の熱伝達流体とが流れる。
【００２０】
熱力学的な空調ループの第２の部分が、第３の孔と圧縮機との間に配置された内部熱交換器を含んでいると有利である。
【００２１】
本発明の変形実施形態によれば、熱力学的な空調ループの第１の部分が、第２の空冷式熱交換器と、四方弁の第２の孔との間に配置された第４の熱交換器を含んでいる。第４の熱交換器には、冷媒と第２の熱伝達流体とが流れる。
【００２２】
本発明は、また、このような熱力学的な空調ループを含む暖房、換気、および／または空調設備に関する。
【００２３】
暖房、換気、および／または空調設備は、内部で第１の熱伝達流体が流れる第１の二次ループを含んでいると有利である。第１の二次ループは、たとえば熱保存モジュールを含んでいる。
【００２４】
暖房、換気、および／または空調設備は、内部で第２の熱伝達流体が流れるラジエータを含む第２の二次ループを有する。
【００２５】
ラジエータが、第１の管路の内部に収容されており、この管路は、ラジエータを通る空気流が第１の管路の内部で、一定方向に導かれる閉鎖位置と、空気流の少なくとも一部が、第１の管路から外部に排出される開放位置との間で操作可能な、少なくとも１つの空気分配部材を備えていると有利である。
【００２６】
さらに、第２の二次ループが、２個の三方弁を介して、車両のエンジンの冷却ループに接続されている。
【００２７】
本発明の、限定的ではない例として挙げる添付図面に関する以下の変形実施形態の説明を読めば、本発明はいっそうよく理解され、その細部が明らかになると思う。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】「冷房」モードに従う本発明による熱力学的な空調ループを示す図である。
【図２】「暖房」モードに従う本発明による熱力学的な空調ループを示す図である。
【図３】上記の２つの図に示された熱力学的な空調ループの内部を流れる冷媒が被る熱力学的なサイクルを示すモリエ線図である。
【図４】図１と図２に示したような熱力学的な空調ループの第１の変形実施形態を示す図である。
【図５】図１と図２に示したような熱力学的な空調ループの第２の変形実施形態を示す図である。
【図６】「冷房」モードに従って、図１に示したような熱力学的な空調ループの第３の変形実施形態を示す図である。
【図７】「暖房」モードに従って、図２に示したような熱力学的な空調ループの第３の変形実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１、図２と図４〜図７は、自動車の乗員室の内部に拡散される空気流の空気熱パラメータを修正するための自動車の暖房、換気、および／または空調設備１を示している。この自動車は、電気バッテリ、および／または燃料電池等の電源を備える電気推進式の車両である。
【００３０】
電気車両の第１の特徴は、熱推進車両に装備される熱機関、特に内燃機関が発生する熱を通常は発散するように構成された冷却回路がないことにある。そのため、常に簡単に利用可能な熱源がない電気推進車両の場合、乗員室の内部に送るための空気流２の加熱、および／または再加熱機能を確保しようとする場合に、制約が生じる。
【００３１】
電気車両の第２の特徴は、暖房、換気、および／または空調設備１の不可欠な一部となる熱力学的な空調ループ４の内部で循環する冷媒を圧縮するために、電気式圧縮機３を使用することにある。圧縮機３を利用するには、電源から給電することが必要である。そのため、電気車両の移動の連続動作能力には、圧縮機３を利用することによって、直接的な悪影響が及ぼされる。
【００３２】
さらに、電気車両の第３の特徴は、暖房、換気、および／または空調設備１、特に空調ループ４が、できるだけ高い成績係数、すなわちＣＯＰを提供することによって、全体として、できるだけ高い効率であることが望ましいことにある。特に、成績係数は、車両外部の気候に応じて、特に外気温に応じて、２以上、特に３〜４であることが望ましい。
【００３３】
本発明により提案される熱力学的な空調ループ４は、上記の特徴を考慮して、２以上、特に３〜４の成績係数を提供することにより、熱力学的な空調ループ４に組み込まれる素子の利用に必要な電気消費量を最小化することができる。
【００３４】
熱力学的な空調ループ４は、この空調ループ４が、空気流２を冷却してから車両の乗員室の内部に分配可能にする「冷房」モードと、熱力学的な空調ループ４が空気流２を再加熱してから車両の乗員室の内部に分配可能にする「暖房」モードとで動作することができる。
【００３５】
熱力学的な空調ループ４は、また、空気流２が最初に冷却されて除湿され、次いで、再加熱されて車両の乗員室の内部に分配される「再暖房」モードで動作することができる。
【００３６】
本発明によれば、熱力学的な空調ループ４は、「冷房」モードでの使用と「暖房」モードでの使用との間で、２つの動作モードに対して、熱力学的な空調ループ４の第２の部分８の内部における冷媒の循環方向を同じ方向に保持しながら、熱力学的な空調ループ４の第１の部分７の内部で、冷媒の循環方向を逆転可能な四方弁６を含んでいる。
【００３７】
四方弁６は、熱力学的な空調ループ４の第１の部分７と、第２の部分８との接続を確保する第１の孔９、第２の孔１０、第３の孔１８、および第４の孔１９とを有する。
【００３８】
熱力学的な空調ループ４の第１の部分７は、四方弁６に加えて、第１の空冷式熱交換器１１と、好適には凝縮器またはガス冷却器と、第１の減圧装置１２と、第１のバイパス１３と、内部熱交換器１５と、第２の減圧装置１６と、第２のバイパス１７と、第２の空冷式熱交換器５、特に蒸発器またはラジエータとを含んでいる。
【００３９】
図１の実施形態では、第１のバイパス１３は、第１の減圧装置１２の並列分岐線に配置されている。同様に、第２のバイパス１７は、第２の減圧装置１６の並列分岐線に配置されている。
【００４０】
熱力学的な空調ループ４の第２の部分８は、四方弁６に加えて、内部熱交換器１５と、圧縮機３と、第３の熱交換器２１とを含んでいる。
第３の熱交換器２１は、熱力学的な空調ループ４で循環する冷媒と、第１の二次ループ２２内で循環する第１の熱伝達流体との間での熱交換を確保する。
【００４１】
「冷房」モードおよび「暖房」モードでは、冷媒は、熱力学的な空調ループ４の第２の部分８の内部で、四方弁６の第３の孔１８から、内部熱交換器１５に向かって流れ、次いで、連続して、圧縮機３、第３の熱交換器２１、さらに四方弁６の第４の孔１９に向かって流れる。
【００４２】
図１は、「冷房」モードにおける熱力学的な空調ループ４の１つの構成を示している。この構成では、四方弁６は、第１の孔９と第４の孔１９とを接続している。そのため、冷媒は、四方弁６から、第１の空冷式熱交換器１１に向かって流れる。
【００４３】
その後、「冷房」モードでは、冷媒は、第１の減圧装置１２を迂回しながら第１のバイパス１３を通る。次いで、冷媒は、内部熱交換器１５を通る。同モードにおいて、冷媒は、その後、第２のバイパス１７を迂回して第２の減圧装置１６を通って流れ、次いで、連続して、第２の空冷式熱交換器５を通り、四方弁６の第２の孔１０へ戻る。
【００４４】
この構成では、四方弁６は、第２の孔１０と第３の孔１８とを接続している。
【００４５】
このようにして、「冷房」モードでは、圧縮機３は、第３の熱交換器２１を通る冷媒を圧縮する。第３の熱交換器２１は、第１のポンプ２３の作動によって第１の熱伝達流体が内部で流れる第１の二次ループ２２に同様に組み込まれている。第３の熱交換器２１は、冷媒が第１の熱伝達流体に熱を付与するように構成されている。
【００４６】
また、冷媒は、第１の空冷式熱交換器１１を通過し、それによって、第１の空冷式熱交換器１１を通過する周囲の空気流に熱を付与する。さらに、冷媒は、その後、第１のバイパス１３と内部熱交換器１５に流れ、内部熱交換器で、四方弁６から送られて内部熱交換器１５に存在する冷媒に熱を付与する。同様に、冷媒は、第２の減圧装置１６を通過することにより減圧され、温度が下げられる。最後に、冷媒は、通過する空気流２を冷却可能な第２の空冷式熱交換器５に到達する。従って、「冷房」モードでは、第２の空冷式熱交換器５が蒸発器を構成する。
【００４７】
第１の二次ループ２２は、また、空気流２が通過するラジエータ２４を含み、このラジエータは、空気流２が流れる方向で第２の空冷式熱交換器５の下流に配置されている。
【００４８】
「冷房」モードでは、第１のポンプ２３が停止され、ラジエータ２４による空気流２の再加熱を回避する。「再暖房」モードでは、ポンプ２４が作動されて、空気流２が、第２の空冷式熱交換器５により最初に冷却されてから、ラジエータ２４により再加熱されるようにする。
【００４９】
「再暖房」モードの動作原理は、暖房、換気、および／または空調設備で公知の「空冷式」の混合機能と同一視することができる。しかしながら、「再暖房」モードの動作原理は、また、暖房、換気、および／または空調設備で公知の「水冷式」の混合機能と同一視することもできる。
【００５０】
図２は、「暖房」モードにおける熱力学的な空調ループ４の構成を示している。この構成では、四方弁６が、第４の孔１９と第２の孔１０とを接続している。このようにして、冷媒は、四方弁６から第２の空冷式熱交換器５に向かって流れる。
【００５１】
「暖房」モードでは、冷媒が、その後、第２の減圧装置１６を迂回しながら第２のバイパス１７を通る。同モードにおいて、冷媒は、内部熱交換器１５を通って流れ、次いで、第１のバイパス１３を迂回して第１の減圧装置１２に流れ、第１の空冷式熱交換器１１を通過し、最後に、四方弁６の第１の孔９へ連続して流れる。その後、冷媒は、第１の孔９から第３の孔１８に流れる。
【００５２】
このようにして、「暖房」モードでは、圧縮機３が、第３の熱交換器２１を通る冷媒を圧縮する。第３の熱交換器２１の内部で、冷媒は、第１の二次ループ２２で循環する第１の熱伝達流体に熱を付与する。第１の二次ループ２２の第１のポンプ２３が作動されて、第１の熱伝達流体が、ラジエータ２４を通る空気流２に熱を付与する。
【００５３】
本発明の好適な実施形態によれば、第３の熱交換器２１は、いっそう高温の冷媒が第３の熱交換器２１を通過するように、圧縮機３の出力に直接配置され、それによって、ラジエータ２４による空気流２の再加熱を最適化する。
【００５４】
この構成によれば、冷媒は、第２の空冷式熱交換器５を通過する。従って、「暖房」モードでは、第２の空冷式熱交換器５がラジエータを構成する。第２の空冷式熱交換器５は、空気流２が流れる方向でラジエータ２４の上流に配置されるので、空気流２は、第２の空冷式熱交換器５により、次いでラジエータ２４により、連続して再加熱される。
【００５５】
特に有利な実施形態では、第２の空冷式熱交換器５およびラジエータ２４において、それぞれの温度が上昇する。
【００５６】
冷媒は、その後、第２のバイパス１７を通過してから、内部熱交換器１５に流れ、そこで、四方弁６から送られて内部熱交換器１５内に存在する冷媒に熱を付与する。最後に、冷媒は、第１の減圧装置１２に至り、減圧されて温度を下げられる。次いで、冷媒は、第１の空冷式熱交換器１１に達し、第１の空冷式熱交換器１１を通る周囲の空気を冷却する。
【００５７】
「冷房」モードでは、第１の空冷式熱交換器１１が、ラジエータと同様に作用し、「暖房」モードでは、第１の空冷式熱交換器１１が、蒸発器と同様に作用する。
【００５８】
同じく、「冷房」モードでは、第２の空冷式熱交換器５が、蒸発器と同様に作用し、「暖房」モードでは、第２の空冷式熱交換器５が、ラジエータと同様に作用する。
【００５９】
図１と図４に示す構成の実施形態によれば、第２の空冷式熱交換器５とラジエータ２４は、暖房、換気、および／または空調設備１のハウジング４０の内部に配置されている。
【００６０】
図３は、熱力学的な空調ループ４の内部で冷媒が受ける変化を識別するモリエ線図を表わしており、上記の構成は、この図に示された熱力学的なサイクルに従って動作する熱力学的な空調ループ４の成績係数が、内部熱交換器１５によって改善されるような構成とされている。
【００６１】
図示の実施形態では、冷媒は、特に二酸化炭素または同等物等の超臨界冷媒である。しかし、冷媒を、本発明の範囲を逸脱することなく、亜臨界流体または同等物とすることができる。
【００６２】
熱力学的なサイクルは、「冷房」モードでは、圧縮機３、第３の熱交換器２１、第１の空冷式熱交換器１１、内部熱交換器１５、第２の減圧装置１６、第２の空冷式熱交換器５、および、再び内部熱交換器１５の内部で、それぞれ実施される連続ステップＡＢ、ＢＣ、ＣＤ、ＤＥ、ＥＦ、ＦＧおよびＧＡを含んでいる。熱力学的な空調ループ４に内部熱交換器１５が存在することにより、車両外部の気候、特に外気温に応じて、できるだけ高い成績係数、特に２以上で、さらに３〜４の範囲にある成績係数を得るために、変化ステップＦＡとＢＥを延長可能であることは、明らかであると思われる。
【００６３】
「暖房」モードでは、図２の構成部品を介して、冷媒により、同様の熱力学的なサイクルが、冷媒により実施される。
【００６４】
図４は、図１と図２に示したような熱力学的な空調ループの第１の変形実施形態を示している。この実施形態では、第１の二次ループ２２は、相変化材料を備えた熱保存モジュール２５を備えており、熱量を蓄積して、これを後で再生する。こうした構成により、第３の熱交換器２１は、熱力学的な空調ループ４から送られる熱の回収が不十分である状況を含めて、空気流２の温度を上昇させることができる。
【００６５】
暖房、換気、および／または空調設備１は、さらに、第４の熱交換器２７を介して熱力学的な空調ループ４の第１の部分７に接続される第２の二次ループ２６を含んでいる。第２の二次ループは、また、この第２の二次ループ２６の内部で第２の熱伝達流体を循環させて、同様に第２の二次ループ２６に配置される電気バッテリまたは同等物等の付属部材２９に冷気を送ることができる第２のポンプ２８を含んでいる。
【００６６】
第１の実施形態によれば、第４の熱交換器２７は、「冷房」モードで熱力学的な空調ループ４から「冷気」を取り出して、第２の二次ループ２６に送ることができる。「暖房」モードでは、第４の熱交換器２７は、熱力学的な空調ループ４から「暖気」を取り出して、第２の二次ループ２６に送ることができ、これによって、「暖気」を付属部材２９に供給することができる。
【００６７】
図４は、図１の装置に相当する構成による「冷房」モードの配置を示している。図２について記載されたものに相当する装置を用いて、「暖房」モードによる配置にすることも、同様に可能である。
【００６８】
図５から図７は、図１と図２に示したような熱力学的な空調ループの第２および第３の変形実施形態を示している。
【００６９】
これらの変形実施形態によれば、ラジエータ２４が、暖房、換気、および／または空調設備１のハウジング４０の第１のエアダクト３０の内部に収容される一方で、第２の空冷式熱交換器５は、暖房、換気、および／または空調設備１のハウジング４０の第２のエアダクト３１の内部に収容されている。このような構成は、特に「空冷式」の混合に適している。しかし、暖房、換気、および／または空調設備１のハウジング４０を用いるこのような構成によって、本発明により、また、「水冷式」の混合も検討可能である。
【００７０】
第１のエアダクト３０と第２のエアダクト３１には、それぞれ、空気流２の第１の部分３２と第２の部分３３とが流れる。「冷房」モードでは、空気流２の第１の部分３２が、ラジエータ２４により再加熱され、空気流２の第２の部分３３が、第２の空冷式熱交換器５によって冷却される。第１のエアダクト３０は、空気流２の第１の部分３２が、第１のエアダクト３０の内部で一定方向に導かれる閉鎖位置（図５から７の破線で示した位置）と、空気流２の第１の部分３２が、全体的または部分的に車両の外部に向けて、第１のエアダクト３０の外に排出される第２の位置（図５から７の実線で示した位置）との間で操作される空気配分部材３４、３５を備えている。
【００７１】
これらの構成によって、第１の空冷式熱交換器１１により外部に付与される高温パワーを減少することができる。その結果、第１の空冷式熱交換器１１の外形寸法を小さくし、および／または第３の熱交換器２１の出力で取り出される冷媒の温度を下げることができる。
【００７２】
空気配分部材３４、３５は、第１の空気分配フラップ３４と第２の空気分配フラップ３５とから構成可能である。図５〜図７の実施形態によれば、フラップは、図示のようなフラッグタイプである。フラップは、また、ドラムタイプの単一分配フラップにまとめてもよい。さらには、特に「フラッグ」タイプ、「スロットルバルブ（ｐａｐｉｌｌｏｎ）」タイプ、または「ドラム」タイプなど、フラップの他のあらゆる形態をとることが可能である。
【００７３】
図６と図７に示す第３の変形実施形態によれば、第１の二次ループ２２が、特に車両の推進を可能にする電気モータ３８の冷却ループ３７により、第１の二次ループ２２と接続するための２個の３方弁３６を備えている。電動機３８は、付随的に、インバータ３９を備えている。
【００７４】
冷却ループ３７は、第５の空冷式熱交換器４２を含んでいる。第５の空冷式熱交換器４２は、電動換気装置４１に接続され、第５の空冷式熱交換器４２、次いで第１の空冷式熱交換器１１を通って、外気を循環させる。第５の空冷式熱交換器４２と、第１の空冷式熱交換器１１は、車両の前面に配置されているのが好ましい。
【００７５】
図６に示したような「冷房」モードでは、三方弁３６が、第２の二次ループ２２と冷却ループ３７との間で、第１の熱伝達流体の循環を可能にする。従って、空気流２の第１の部分３２は、ラジエータ２４により再加熱されてから、空気配分部材３４、３５を介して、第１のエアダクト３０から排出され、その一方、空気流２の第２の部分３３は、このモードで乗員室の内部への分配に先立って、蒸発器を構成する第２の空冷式熱交換器５により、冷却される。
【００７６】
たとえば車両の停止が延長されるときに、凝縮パワーがゼロになりうる電気車両の場合、第５の空冷式熱交換器４２を用いて、凝縮パワーを少なくとも部分的に排出可能であり、これによって、圧縮機３の電気消費を少なくし、その結果、車両の連続動作能力を高めることができる。
【００７７】
図７に示した「暖房」モードでは、車両の始動段階で、三方弁３６は、冷却ループ３７を介して第１の冷媒の最小流量を可能にし、第１の二次ループ２２が速やかに温度上昇できるようにする。電動換気装置４１は、第５の空冷式熱交換器４２の出力で、第１の熱伝達流体の最高温度に基づいて散逸される凝縮エネルギーを最適化できるように、動作速度を調整可能である。これらの構成により、第１の二次ループ２２により回収される熱パワーを最大化し、特に、ラジエータ２４から送られる熱パワーを最大化することによって、空気流２の第１の部分３２を再加熱することができる。従って、空気流２の第１の部分３２は、乗員室の内部への分配に先立って、ラジエータ２４により再加熱され、このような分配は、空気配分部材３４、３５により可能にされる。その一方で、空気流２の第２の部分３３は、このモードでは、乗員室内部への分配に先立ってラジエータを同様に構成する第２の空冷式熱交換器５によって、再加熱される。
【００７８】
さらに、上記のような本発明の範囲を逸脱することなく、第１のバイパス１３に並列接続される第１の減圧装置１２と、第２のバイパス１７に並列接続される第２の減圧装置１６との代わりに、それぞれ、サーモスタットバルブまたは同等物等の、単一部品を用いることができる。
【００７９】
当然のことながら、本発明は、例としてのみ挙げられた上記の実施形態に制限されるものではなく、本発明の範囲で当業者が検討可能な他の変形実施形態を包括し、特に、上記の様々な実施形態のあらゆる組み合わせを含むものである。
【符号の説明】
【００８０】
１ 暖房、換気、および／または空調設備
３ 圧縮機
４ 熱力学的な空調ループ
５ 第２の空冷式熱交換器
６ 四方弁
７ 熱力学的な空調ループの第１の部分
９ 四方弁の第１の孔
１０ 四方弁の第２の孔
１１ 第１の空冷式熱交換器
１２ 第１の減圧装置
１３ 第１のバイパス
１５ 内部熱交換器
１６ 第２の減圧装置
１７ 第２のバイパス
１８ 四方弁の第３の孔
１９ 四方弁の第４の孔
２１ 第３の熱交換器
２２ 第１の二次ループ
２４ ラジエータ
２５ 熱保存モジュール
２６ 第２の二次ループ
２７ 第４の熱交換器
３０ 第１のエアダクト／第１の管路
３４、３５ 空気分配部材
３６ 三方弁
３７ 冷却ループ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用の暖房、換気、および／または空調設備の分野に関する。本発明は、自動車、中でも電気推進式の自動車に装備される上記設備に内蔵される熱力学的な空調ループを特に目的としている。本発明は、また、このような空調ループを含む暖房、換気、および／または空調設備を目的としている。
【背景技術】
【０００２】
電気推進式の自動車には、一般に、自動車の乗員室内部に分配される空気における空気熱パラメータを修正するために、暖房、換気、および／または空調設備が装備されている。このような設備は、たとえばＲ１３４ａ、または同等物等の亜臨界冷媒、あるいはたとえば二酸化炭素または同等物等の超臨界冷媒が内部で流れる熱力学的な空調ループを含んでいる。
【０００３】
熱力学的な空調ループの一部の内部で、冷媒が流れる方向を逆転することによって、「暖房」モードまたは「冷房」モードで動作可能である上記の熱力学的な空調ループは、特許文献１により公知である。そのため、熱力学的な空調ループは、四方弁、圧縮機、第１、第２、第３および第４の熱交換器、第１および第２の減圧装置を含んでいる。
【０００４】
圧縮機は、冷媒を圧縮するように構成されている。第１の熱交換器は、外気流と、圧縮機から送られる冷媒との間で熱交換できるように構成されている。第２の熱交換器は、外気流と冷媒との間で熱交換することができるようになっている。第１の減圧装置は、第２の熱交換器から送られる冷媒の圧力を低下させるように構成されている。第３の熱交換器は、第１の減圧装置によって圧力が下げられる冷媒の蒸発により空気流を冷却するように構成されている。第２の減圧装置は、圧縮機により圧縮される冷媒の圧力を下げるように構成されている。第４の熱交換器は、冷媒と、燃料電池から送られるガス流との間の熱交換を可能にする。
【０００５】
四方弁は、第２の熱交換器、第４の熱交換器、および第２の減圧装置を含むループ部分を通る冷媒の通過方向を逆転させることができる。
【０００６】
冷媒は、熱力学的な空調ループの内部で、一般にはモリエ線図で表わされる熱力学的なサイクルに従う。モリエ線図から、熱力学的な空調ループの成績係数「ＣＯＰ」（英語の頭語）を導くことが知られている。熱力学的な空調ループの成績係数は、再生される有効パワーと、冷媒を圧縮するために圧縮機により消費されるエネルギーとの比として定義されている。
【０００７】
しかしながら、従来技術から公知の熱力学的な空調ループは、高い成績係数に達することができないので、特に、車両のユーザに対して、最小の消費エネルギーで最適な熱快適性を提供しようとする場合に支障を生じる。
【０００８】
より一般的には、このような熱力学的な空調ループは、その利用のために著しくエネルギーを消費する場合に支障を生じ、こうした過度の消費は、車両が電気推進式である場合には、ますます危機的な状態となり、その結果、熱力学的な空調ループを利用するために消費される電気エネルギーは、自動車の連続動作能力（ａｕｔｏｎｏｍｉｅ）を低下させる。
【０００９】
さらに、電気推進車両という特定の事例では、エンジンの冷却回路がないために熱源を設置できないので、著しい熱不足に陥る。このような熱不足は、「暖房」モードおよび／または、空気流を冷却してから再び加熱することが必要な「再暖房」モードで、熱力学的な空調ループを利用する場合、エネルギー消費を増やしてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許公開第２００８／０１５２９７６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の第１の目的は、自動車、特に電気推進式の自動車に装備するための暖房、換気、および／または空調設備の一部をなす熱力学的な空調ループを提案することにあり、この空調ループは「冷房」モードと「暖房」モードで動作可能である。さらに、本発明における熱力学的な空調ループは、車両の外部の気候、中でも外気温に応じて、２以上、特に３〜４の高い成績係数「ＣＯＰ」を有する。
【００１２】
本発明の第２の目的は、このような熱力学的な空調ループを含み、車両前方に配置された熱交換器から送られる凝縮パワーを減少するように構成された、暖房、換気、および／または空調設備を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によれば、熱力学的な空調ループは、冷媒の循環を生じ、また、四方弁を備えており、この四方弁の第１の孔と第２の孔との間に設けられた熱力学的な空調ループの第１の部分の内部で、冷媒の循環方向を逆転可能である。熱力学的な空調ループの第１の部分は、少なくとも１つの第１の空冷式熱交換器と、第１の減圧装置とを含んでいる。
【００１４】
特に、熱力学的な空調ループの第１の部分は、第１の減圧装置と四方弁の第２の孔との間に配置された内部熱交換器を含んでいる。
【００１５】
熱力学的な空調ループの第１の部分は、第１の減圧装置に並列接続される第１のバイパスを含んでいると有利である。
【００１６】
さらに、第２の空冷式熱交換器は、熱力学的な空調ループの第１の部分で、内部熱交換器と、四方弁の第２の孔との間に配置されている。
【００１７】
また、第２の減圧装置は、熱力学的な空調ループの第１の部分で、内部熱交換器と第２の空冷式熱交換器との間に配置されている。第２のバイパスは第２の減圧装置に並列接続されているのが好ましい。
【００１８】
本発明によれば、四方弁は、
第１の部分の内部で、四方弁の第１の孔から、第１の空冷式熱交換器、第１のバイパス、内部熱交換器、第２の減圧装置、第２の空冷式熱交換器、および四方弁の第２の孔を通って冷媒が連続して流れる熱力学的な空調ループの第１の動作位置、いわゆる「冷房モード」と、
第１の部分の内部で、四方弁の第２の孔から、第２の空冷式熱交換器、第２のバイパス、内部熱交換器、第１の減圧装置、第１の空冷式熱交換器、および第１の孔を通って、冷媒が連続して流れる熱力学的な空調ループの第２の動作位置、いわゆる「暖房モード」とをとる。
【００１９】
熱力学的な空調ループは、四方弁の第３の孔と第４の孔との間に配置された第２の部分を有し、この第２の部分は、少なくとも１つの圧縮機を有するのが好ましい。熱力学的な空調ループの第２の部分は、また、圧縮機と四方弁の第４の孔との間に配置された第３の熱交換器を有する。第３の熱交換器には、冷媒と第１の熱伝達流体とが流れる。
【００２０】
熱力学的な空調ループの第２の部分が、第３の孔と圧縮機との間に配置された内部熱交換器を含んでいると有利である。
【００２１】
本発明の変形実施形態によれば、熱力学的な空調ループの第１の部分が、第２の空冷式熱交換器と、四方弁の第２の孔との間に配置された第４の熱交換器を含んでいる。第４の熱交換器には、冷媒と第２の熱伝達流体とが流れる。
【００２２】
本発明は、また、このような熱力学的な空調ループを含む暖房、換気、および／または空調設備に関する。
【００２３】
暖房、換気、および／または空調設備は、内部で第１の熱伝達流体が流れる第１の二次ループを含んでいると有利である。第１の二次ループは、たとえば熱保存モジュールを含んでいる。
【００２４】
暖房、換気、および／または空調設備は、内部で第２の熱伝達流体が流れるラジエータを含む第２の二次ループを有する。
【００２５】
ラジエータが、第１の管路の内部に収容されており、この管路は、ラジエータを通る空気流が第１の管路の内部で、一定方向に導かれる閉鎖位置と、空気流の少なくとも一部が、第１の管路から外部に排出される開放位置との間で操作可能な、少なくとも１つの空気分配部材を備えていると有利である。
【００２６】
さらに、第２の二次ループが、２個の三方弁を介して、車両のエンジンの冷却ループに接続されている。
【００２７】
本発明の、限定的ではない例として挙げる添付図面に関する以下の変形実施形態の説明を読めば、本発明はいっそうよく理解され、その細部が明らかになると思う。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】「冷房」モードに従う本発明による熱力学的な空調ループを示す図である。
【図２】「暖房」モードに従う本発明による熱力学的な空調ループを示す図である。
【図３】上記の２つの図に示された熱力学的な空調ループの内部を流れる冷媒が被る熱力学的なサイクルを示すモリエ線図である。
【図４】図１と図２に示したような熱力学的な空調ループの第１の変形実施形態を示す図である。
【図５】図１と図２に示したような熱力学的な空調ループの第２の変形実施形態を示す図である。
【図６】「冷房」モードに従って、図１に示したような熱力学的な空調ループの第３の変形実施形態を示す図である。
【図７】「暖房」モードに従って、図２に示したような熱力学的な空調ループの第３の変形実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１、図２と図４〜図７は、自動車の乗員室の内部に拡散される空気流の空気熱パラメータを修正するための自動車の暖房、換気、および／または空調設備１を示している。この自動車は、電気バッテリ、および／または燃料電池等の電源を備える電気推進式の車両である。
【００３０】
電気車両の第１の特徴は、熱推進車両に装備される熱機関、特に内燃機関が発生する熱を通常は発散するように構成された冷却回路がないことにある。そのため、常に簡単に利用可能な熱源がない電気推進車両の場合、乗員室の内部に送るための空気流２の加熱、および／または再加熱機能を確保しようとする場合に、制約が生じる。
【００３１】
電気車両の第２の特徴は、暖房、換気、および／または空調設備１の不可欠な一部となる熱力学的な空調ループ４の内部で循環する冷媒を圧縮するために、電気式圧縮機３を使用することにある。圧縮機３を利用するには、電源から給電することが必要である。そのため、電気車両の移動の連続動作能力には、圧縮機３を利用することによって、直接的な悪影響が及ぼされる。
【００３２】
さらに、電気車両の第３の特徴は、暖房、換気、および／または空調設備１、特に空調ループ４が、できるだけ高い成績係数、すなわちＣＯＰを提供することによって、全体として、できるだけ高い効率であることが望ましいことにある。特に、成績係数は、車両外部の気候に応じて、特に外気温に応じて、２以上、特に３〜４であることが望ましい。
【００３３】
本発明により提案される熱力学的な空調ループ４は、上記の特徴を考慮して、２以上、特に３〜４の成績係数を提供することにより、熱力学的な空調ループ４に組み込まれる素子の利用に必要な電気消費量を最小化することができる。
【００３４】
熱力学的な空調ループ４は、この空調ループ４が、空気流２を冷却してから車両の乗員室の内部に分配可能にする「冷房」モードと、熱力学的な空調ループ４が空気流２を再加熱してから車両の乗員室の内部に分配可能にする「暖房」モードとで動作することができる。
【００３５】
熱力学的な空調ループ４は、また、空気流２が最初に冷却されて除湿され、次いで、再加熱されて車両の乗員室の内部に分配される「再暖房」モードで動作することができる。
【００３６】
本発明によれば、熱力学的な空調ループ４は、「冷房」モードでの使用と「暖房」モードでの使用との間で、２つの動作モードに対して、熱力学的な空調ループ４の第２の部分８の内部における冷媒の循環方向を同じ方向に保持しながら、熱力学的な空調ループ４の第１の部分７の内部で、冷媒の循環方向を逆転可能な四方弁６を含んでいる。
【００３７】
四方弁６は、熱力学的な空調ループ４の第１の部分７と、第２の部分８との接続を確保する第１の孔９、第２の孔１０、第３の孔１８、および第４の孔１９とを有する。
【００３８】
熱力学的な空調ループ４の第１の部分７は、四方弁６に加えて、第１の空冷式熱交換器１１と、好適には凝縮器またはガス冷却器と、第１の減圧装置１２と、第１のバイパス１３と、内部熱交換器１５と、第２の減圧装置１６と、第２のバイパス１７と、第２の空冷式熱交換器５、特に蒸発器またはラジエータとを含んでいる。
【００３９】
図１の実施形態では、第１のバイパス１３は、第１の減圧装置１２の並列分岐線に配置されている。同様に、第２のバイパス１７は、第２の減圧装置１６の並列分岐線に配置されている。
【００４０】
熱力学的な空調ループ４の第２の部分８は、四方弁６に加えて、内部熱交換器１５と、圧縮機３と、第３の熱交換器２１とを含んでいる。
第３の熱交換器２１は、熱力学的な空調ループ４で循環する冷媒と、第１の二次ループ２２内で循環する第１の熱伝達流体との間での熱交換を確保する。
【００４１】
「冷房」モードおよび「暖房」モードでは、冷媒は、熱力学的な空調ループ４の第２の部分８の内部で、四方弁６の第３の孔１８から、内部熱交換器１５に向かって流れ、次いで、連続して、圧縮機３、第３の熱交換器２１、さらに四方弁６の第４の孔１９に向かって流れる。
【００４２】
図１は、「冷房」モードにおける熱力学的な空調ループ４の１つの構成を示している。この構成では、四方弁６は、第１の孔９と第４の孔１９とを接続している。そのため、冷媒は、四方弁６から、第１の空冷式熱交換器１１に向かって流れる。
【００４３】
その後、「冷房」モードでは、冷媒は、第１の減圧装置１２を迂回しながら第１のバイパス１３を通る。次いで、冷媒は、内部熱交換器１５を通る。同モードにおいて、冷媒は、その後、第２のバイパス１７を迂回して第２の減圧装置１６を通って流れ、次いで、連続して、第２の空冷式熱交換器５を通り、四方弁６の第２の孔１０へ戻る。
【００４４】
この構成では、四方弁６は、第２の孔１０と第３の孔１８とを接続している。
【００４５】
このようにして、「冷房」モードでは、圧縮機３は、第３の熱交換器２１を通る冷媒を圧縮する。第３の熱交換器２１は、第１のポンプ２３の作動によって第１の熱伝達流体が内部で流れる第１の二次ループ２２に同様に組み込まれている。第３の熱交換器２１は、冷媒が第１の熱伝達流体に熱を付与するように構成されている。
【００４６】
また、冷媒は、第１の空冷式熱交換器１１を通過し、それによって、第１の空冷式熱交換器１１を通過する周囲の空気流に熱を付与する。さらに、冷媒は、その後、第１のバイパス１３と内部熱交換器１５に流れ、内部熱交換器で、四方弁６から送られて内部熱交換器１５に存在する冷媒に熱を付与する。同様に、冷媒は、第２の減圧装置１６を通過することにより減圧され、温度が下げられる。最後に、冷媒は、通過する空気流２を冷却可能な第２の空冷式熱交換器５に到達する。従って、「冷房」モードでは、第２の空冷式熱交換器５が蒸発器を構成する。
【００４７】
第１の二次ループ２２は、また、空気流２が通過するラジエータ２４を含み、このラジエータは、空気流２が流れる方向で第２の空冷式熱交換器５の下流に配置されている。
【００４８】
「冷房」モードでは、第１のポンプ２３が停止され、ラジエータ２４による空気流２の再加熱を回避する。「再暖房」モードでは、ポンプ２４が作動されて、空気流２が、第２の空冷式熱交換器５により最初に冷却されてから、ラジエータ２４により再加熱されるようにする。
【００４９】
「再暖房」モードの動作原理は、暖房、換気、および／または空調設備で公知の「空冷式」の混合機能と同一視することができる。しかしながら、「再暖房」モードの動作原理は、また、暖房、換気、および／または空調設備で公知の「水冷式」の混合機能と同一視することもできる。
【００５０】
図２は、「暖房」モードにおける熱力学的な空調ループ４の構成を示している。この構成では、四方弁６が、第４の孔１９と第２の孔１０とを接続している。このようにして、冷媒は、四方弁６から第２の空冷式熱交換器５に向かって流れる。
【００５１】
「暖房」モードでは、冷媒が、その後、第２の減圧装置１６を迂回しながら第２のバイパス１７を通る。同モードにおいて、冷媒は、内部熱交換器１５を通って流れ、次いで、第１のバイパス１３を迂回して第１の減圧装置１２に流れ、第１の空冷式熱交換器１１を通過し、最後に、四方弁６の第１の孔９へ連続して流れる。その後、冷媒は、第１の孔９から第３の孔１８に流れる。
【００５２】
このようにして、「暖房」モードでは、圧縮機３が、第３の熱交換器２１を通る冷媒を圧縮する。第３の熱交換器２１の内部で、冷媒は、第１の二次ループ２２で循環する第１の熱伝達流体に熱を付与する。第１の二次ループ２２の第１のポンプ２３が作動されて、第１の熱伝達流体が、ラジエータ２４を通る空気流２に熱を付与する。
【００５３】
本発明の好適な実施形態によれば、第３の熱交換器２１は、いっそう高温の冷媒が第３の熱交換器２１を通過するように、圧縮機３の出力に直接配置され、それによって、ラジエータ２４による空気流２の再加熱を最適化する。
【００５４】
この構成によれば、冷媒は、第２の空冷式熱交換器５を通過する。従って、「暖房」モードでは、第２の空冷式熱交換器５がラジエータを構成する。第２の空冷式熱交換器５は、空気流２が流れる方向でラジエータ２４の上流に配置されるので、空気流２は、第２の空冷式熱交換器５により、次いでラジエータ２４により、連続して再加熱される。
【００５５】
特に有利な実施形態では、第２の空冷式熱交換器５およびラジエータ２４において、それぞれの温度が上昇する。
【００５６】
冷媒は、その後、第２のバイパス１７を通過してから、内部熱交換器１５に流れ、そこで、四方弁６から送られて内部熱交換器１５内に存在する冷媒に熱を付与する。最後に、冷媒は、第１の減圧装置１２に至り、減圧されて温度を下げられる。次いで、冷媒は、第１の空冷式熱交換器１１に達し、第１の空冷式熱交換器１１を通る周囲の空気を冷却する。
【００５７】
「冷房」モードでは、第１の空冷式熱交換器１１が、ラジエータと同様に作用し、「暖房」モードでは、第１の空冷式熱交換器１１が、蒸発器と同様に作用する。
【００５８】
同じく、「冷房」モードでは、第２の空冷式熱交換器５が、蒸発器と同様に作用し、「暖房」モードでは、第２の空冷式熱交換器５が、ラジエータと同様に作用する。
【００５９】
図１と図４に示す構成の実施形態によれば、第２の空冷式熱交換器５とラジエータ２４は、暖房、換気、および／または空調設備１のハウジング４０の内部に配置されている。
【００６０】
図３は、熱力学的な空調ループ４の内部で冷媒が受ける変化を識別するモリエ線図を表わしており、上記の構成は、この図に示された熱力学的なサイクルに従って動作する熱力学的な空調ループ４の成績係数が、内部熱交換器１５によって改善されるような構成とされている。
【００６１】
図示の実施形態では、冷媒は、特に二酸化炭素または同等物等の超臨界冷媒である。しかし、冷媒を、本発明の範囲を逸脱することなく、亜臨界流体または同等物とすることができる。
【００６２】
熱力学的なサイクルは、「冷房」モードでは、圧縮機３、第３の熱交換器２１、第１の空冷式熱交換器１１、内部熱交換器１５、第２の減圧装置１６、第２の空冷式熱交換器５、および、再び内部熱交換器１５の内部で、それぞれ実施される連続ステップＡＢ、ＢＣ、ＣＤ、ＤＥ、ＥＦ、ＦＧおよびＧＡを含んでいる。熱力学的な空調ループ４に内部熱交換器１５が存在することにより、車両外部の気候、特に外気温に応じて、できるだけ高い成績係数、特に２以上で、さらに３〜４の範囲にある成績係数を得るために、変化ステップＦＡとＢＥを延長可能であることは、明らかであると思われる。
【００６３】
「暖房」モードでは、図２の構成部品を介して、冷媒により、同様の熱力学的なサイクルが、冷媒により実施される。
【００６４】
図４は、図１と図２に示したような熱力学的な空調ループの第１の変形実施形態を示している。この実施形態では、第１の二次ループ２２は、相変化材料を備えた熱保存モジュール２５を備えており、熱量を蓄積して、これを後で再生する。こうした構成により、第３の熱交換器２１は、熱力学的な空調ループ４から送られる熱の回収が不十分である状況を含めて、空気流２の温度を上昇させることができる。
【００６５】
暖房、換気、および／または空調設備１は、さらに、第４の熱交換器２７を介して熱力学的な空調ループ４の第１の部分７に接続される第２の二次ループ２６を含んでいる。第２の二次ループは、また、この第２の二次ループ２６の内部で第２の熱伝達流体を循環させて、同様に第２の二次ループ２６に配置される電気バッテリまたは同等物等の付属部材２９に冷気を送ることができる第２のポンプ２８を含んでいる。
【００６６】
第１の実施形態によれば、第４の熱交換器２７は、「冷房」モードで熱力学的な空調ループ４から「冷気」を取り出して、第２の二次ループ２６に送ることができる。「暖房」モードでは、第４の熱交換器２７は、熱力学的な空調ループ４から「暖気」を取り出して、第２の二次ループ２６に送ることができ、これによって、「暖気」を付属部材２９に供給することができる。
【００６７】
図４は、図１の装置に相当する構成による「冷房」モードの配置を示している。図２について記載されたものに相当する装置を用いて、「暖房」モードによる配置にすることも、同様に可能である。
【００６８】
図５から図７は、図１と図２に示したような熱力学的な空調ループの第２および第３の変形実施形態を示している。
【００６９】
これらの変形実施形態によれば、ラジエータ２４が、暖房、換気、および／または空調設備１のハウジング４０の第１のエアダクト３０の内部に収容される一方で、第２の空冷式熱交換器５は、暖房、換気、および／または空調設備１のハウジング４０の第２のエアダクト３１の内部に収容されている。このような構成は、特に「空冷式」の混合に適している。しかし、暖房、換気、および／または空調設備１のハウジング４０を用いるこのような構成によって、本発明により、また、「水冷式」の混合も検討可能である。
【００７０】
第１のエアダクト３０と第２のエアダクト３１には、それぞれ、空気流２の第１の部分３２と第２の部分３３とが流れる。「冷房」モードでは、空気流２の第１の部分３２が、ラジエータ２４により再加熱され、空気流２の第２の部分３３が、第２の空冷式熱交換器５によって冷却される。第１のエアダクト３０は、空気流２の第１の部分３２が、第１のエアダクト３０の内部で一定方向に導かれる閉鎖位置（図５から７の破線で示した位置）と、空気流２の第１の部分３２が、全体的または部分的に車両の外部に向けて、第１のエアダクト３０の外に排出される第２の位置（図５から７の実線で示した位置）との間で操作される空気配分部材３４、３５を備えている。
【００７１】
これらの構成によって、第１の空冷式熱交換器１１により外部に付与される高温パワーを減少することができる。その結果、第１の空冷式熱交換器１１の外形寸法を小さくし、および／または第３の熱交換器２１の出力で取り出される冷媒の温度を下げることができる。
【００７２】
空気配分部材３４、３５は、第１の空気分配フラップ３４と第２の空気分配フラップ３５とから構成可能である。図５〜図７の実施形態によれば、フラップは、図示のようなフラッグタイプである。フラップは、また、ドラムタイプの単一分配フラップにまとめてもよい。さらには、特に「フラッグ」タイプ、「スロットルバルブ（ｐａｐｉｌｌｏｎ）」タイプ、または「ドラム」タイプなど、フラップの他のあらゆる形態をとることが可能である。
【００７３】
図６と図７に示す第３の変形実施形態によれば、第１の二次ループ２２が、特に車両の推進を可能にする電気モータ３８の冷却ループ３７により、第１の二次ループ２２と接続するための２個の３方弁３６を備えている。電動機３８は、付随的に、インバータ３９を備えている。
【００７４】
冷却ループ３７は、第５の空冷式熱交換器４２を含んでいる。第５の空冷式熱交換器４２は、電動換気装置４１に接続され、第５の空冷式熱交換器４２、次いで第１の空冷式熱交換器１１を通って、外気を循環させる。第５の空冷式熱交換器４２と、第１の空冷式熱交換器１１は、車両の前面に配置されているのが好ましい。
【００７５】
図６に示したような「冷房」モードでは、三方弁３６が、第２の二次ループ２２と冷却ループ３７との間で、第１の熱伝達流体の循環を可能にする。従って、空気流２の第１の部分３２は、ラジエータ２４により再加熱されてから、空気配分部材３４、３５を介して、第１のエアダクト３０から排出され、その一方、空気流２の第２の部分３３は、このモードで乗員室の内部への分配に先立って、蒸発器を構成する第２の空冷式熱交換器５により、冷却される。
【００７６】
たとえば車両の停止が延長されるときに、凝縮パワーがゼロになりうる電気車両の場合、第５の空冷式熱交換器４２を用いて、凝縮パワーを少なくとも部分的に排出可能であり、これによって、圧縮機３の電気消費を少なくし、その結果、車両の連続動作能力を高めることができる。
【００７７】
図７に示した「暖房」モードでは、車両の始動段階で、三方弁３６は、冷却ループ３７を介して第１の冷媒の最小流量を可能にし、第１の二次ループ２２が速やかに温度上昇できるようにする。電動換気装置４１は、第５の空冷式熱交換器４２の出力で、第１の熱伝達流体の最高温度に基づいて散逸される凝縮エネルギーを最適化できるように、動作速度を調整可能である。これらの構成により、第１の二次ループ２２により回収される熱パワーを最大化し、特に、ラジエータ２４から送られる熱パワーを最大化することによって、空気流２の第１の部分３２を再加熱することができる。従って、空気流２の第１の部分３２は、乗員室の内部への分配に先立って、ラジエータ２４により再加熱され、このような分配は、空気配分部材３４、３５により可能にされる。その一方で、空気流２の第２の部分３３は、このモードでは、乗員室内部への分配に先立ってラジエータを同様に構成する第２の空冷式熱交換器５によって、再加熱される。
【００７８】
さらに、上記のような本発明の範囲を逸脱することなく、第１のバイパス１３に並列接続される第１の減圧装置１２と、第２のバイパス１７に並列接続される第２の減圧装置１６との代わりに、それぞれ、サーモスタットバルブまたは同等物等の、単一部品を用いることができる。
【００７９】
当然のことながら、本発明は、例としてのみ挙げられた上記の実施形態に制限されるものではなく、本発明の範囲で当業者が検討可能な他の変形実施形態を包括し、特に、上記の様々な実施形態のあらゆる組み合わせを含むものである。
【符号の説明】
【００８０】
１ 暖房、換気、および／または空調設備
３ 圧縮機
４ 熱力学的な空調ループ
５ 第２の空冷式熱交換器
６ 四方弁
７ 熱力学的な空調ループの第１の部分
９ 四方弁の第１の孔
１０ 四方弁の第２の孔
１１ 第１の空冷式熱交換器
１２ 第１の減圧装置
１３ 第１のバイパス
１５ 内部熱交換器
１６ 第２の減圧装置
１７ 第２のバイパス
１８ 四方弁の第３の孔
１９ 四方弁の第４の孔
２１ 第３の熱交換器
２２ 第１の二次ループ
２４ ラジエータ
２５ 熱保存モジュール
２６ 第２の二次ループ
２７ 第４の熱交換器
３０ 第１のエアダクト／第１の管路
３４、３５ 空気分配部材
３６ 三方弁
３７ 冷却ループ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
四方弁（６）の第１の孔（９）と第２の孔（１０）との間に配置された熱力学的な空調ループ（４）の第１の部分（７）の内部で、冷媒の循環方向を逆転可能な四方弁（６）と、少なくとも１つの第１の空冷式熱交換器（１１）と、第１の減圧装置（１２）とを含み、熱力学的な空調ループ（４）の第１の部分（７）が、第１の減圧装置（１２）と四方弁（６）の第２の孔（１０）との間に配置された内部熱交換器（１５）、および、この内部熱交換器（１５）と四方弁（６）の第２の孔（１０）との間に配置された第２の空冷式熱交換器（５）を含み、熱力学的な空調ループ（４）は、四方弁（６）の第３の孔（１８）と第４の孔（１９）との間に配置された第２の部分（８）を有し、この第２の部分は、少なくとも１つの圧縮機（３）、およびこの圧縮機（３）と四方弁（６）の第４の孔（１９）との間に配置された第３の熱交換器（２１）を含む、冷媒の循環ための熱力学的な空調ループ（４）において
熱力学的な空調ループの第１の部分（７）は、内部熱交換器（１５）と第２の空冷式熱交換器（５）との間に配置された第２の減圧装置（１６）を含み、第３の熱交換器（２１）に、冷媒と第１の熱伝達流体とが流れることを特徴とする、熱力学的な空調ループ。
【請求項２】
熱力学的な空調ループ（４）の第１の部分（７）は、第１の減圧装置（１２）に並列接続される第１のバイパス（１３）を含んでいることを特徴とする、請求項１に記載の熱力学的な空調ループ（４）。
【請求項３】
熱力学的な空調ループ（４）の第１の部分（７）は、第２の減圧装置（１６）に並列接続される第２のバイパス（１７）を含んでいることを特徴とする、請求項１または２に記載の熱力学的な空調ループ（４）。
【請求項４】
四方弁（６）が、
−第１の部分（７）の内部で、四方弁（６）の第１の孔（９）から、第１の空冷式熱交換器（１１）、第１のバイパス（１３）、内部熱交換器（１５）、第２の減圧装置（１６）、第２の空冷式熱交換器（５）、および四方弁（６）の第２の孔（１０）を通って、冷媒が連続して流れる熱力学的な空調ループ（４）の第１の動作位置と、
−第１の部分（７）の内部で、四方弁（６）の第２の孔（１０）から、第２の空冷式熱交換器（５）、第２のバイパス（１７）、内部熱交換器（１５）、第１の減圧装置（１２）、第１の空冷式熱交換器（１１）、および第１の孔（９）を通って、冷媒が連続して流れる熱力学的な空調ループ（４）の第２の動作位置をとることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱力学的な空調ループ（４）。
【請求項５】
熱力学的な空調ループ（４）の第２の部分（８）は、第３の孔（１８）と圧縮機（３）との間に配置された内部熱交換器（１５）を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱力学的な空調ループ（４）。
【請求項６】
熱力学的な空調ループ（４）の第１の部分（７）は、第２の空冷式熱交換器（５）と四方弁（６）の第２の孔（１０）との間に配置された第４の熱交換器（２７）を含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の熱力学的な空調ループ（４）。
【請求項７】
第４の熱交換器（２７）に冷媒と第２の熱伝達流体とが流れることを特徴とする、請求項６に記載の熱力学的な空調ループ（４）。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の熱力学的な空調ループ（４）を含む、暖房、換気、および／または空調設備（１）。
【請求項９】
暖房、換気、および／または空調設備（１）は、第１の熱伝達流体が内部で循環する第１の二次ループ（２２）を含むことを特徴とする、請求項８に記載の暖房、換気、および／または空調設備（１）。
【請求項１０】
第１の二次ループ（２２）が、熱保存モジュール（２５）を含んでいることを特徴とする、請求項９に記載の暖房、換気、および／または空調設備（１）。
【請求項１１】
暖房、換気、および／または空調設備（１）は、第２の熱伝達流体が内部で循環するラジエータ（２４）を含む第２の二次ループ（２６）を有することを特徴とする、請求項８〜１０のいずれか１項に記載の暖房、換気、および／または空調設備（１）。
【請求項１２】
ラジエータ（２４）は、第１の管路（３０）の内部に収容されており、この管路は、ラジエータ（２４）を通る空気流（２）が、第１の管路（３０）の内部で一定方向に導かれる閉鎖位置と、空気流（２）の少なくとも一部が、第１の管路（３０）から外部に排出される開放位置との間で操作可能な、少なくとも１つの空気分配部材（３４、３５）を備えていることを特徴とする、請求項１１に記載の暖房、換気、および／または空調設備（１）。
【請求項１３】
第２の二次ループ（２６）が、２個の三方弁（３６）を介して、車両のエンジン（３８）の冷却ループ（３７）に接続されていることを特徴とする、請求項１１または１２に記載の暖房、換気、および／または空調設備（１）。
【請求項１】
四方弁（６）の第１の孔（９）と第２の孔（１０）との間に配置された熱力学的な空調ループ（４）の第１の部分（７）の内部で、冷媒の循環方向を逆転可能な四方弁（６）と、少なくとも１つの第１の空冷式熱交換器（１１）と、第１の減圧装置（１２）とを含み、熱力学的な空調ループ（４）の第１の部分（７）が、第１の減圧装置（１２）と四方弁（６）の第２の孔（１０）との間に配置された内部熱交換器（１５）、および、この内部熱交換器（１５）と四方弁（６）の第２の孔（１０）との間に配置された第２の空冷式熱交換器（５）を含み、熱力学的な空調ループ（４）は、四方弁（６）の第３の孔（１８）と第４の孔（１９）との間に配置された第２の部分（８）を有し、この第２の部分は、少なくとも１つの圧縮機（３）、およびこの圧縮機（３）と四方弁（６）の第４の孔（１９）との間に配置された第３の熱交換器（２１）を含む、冷媒の循環ための熱力学的な空調ループ（４）において
熱力学的な空調ループの第１の部分（７）は、内部熱交換器（１５）と第２の空冷式熱交換器（５）との間に配置された第２の減圧装置（１６）を含み、第３の熱交換器（２１）に、冷媒と第１の熱伝達流体とが流れることを特徴とする、熱力学的な空調ループ。
【請求項２】
熱力学的な空調ループ（４）の第１の部分（７）は、第１の減圧装置（１２）に並列接続される第１のバイパス（１３）を含んでいることを特徴とする、請求項１に記載の熱力学的な空調ループ（４）。
【請求項３】
熱力学的な空調ループ（４）の第１の部分（７）は、第２の減圧装置（１６）に並列接続される第２のバイパス（１７）を含んでいることを特徴とする、請求項１または２に記載の熱力学的な空調ループ（４）。
【請求項４】
四方弁（６）が、
−第１の部分（７）の内部で、四方弁（６）の第１の孔（９）から、第１の空冷式熱交換器（１１）、第１のバイパス（１３）、内部熱交換器（１５）、第２の減圧装置（１６）、第２の空冷式熱交換器（５）、および四方弁（６）の第２の孔（１０）を通って、冷媒が連続して流れる熱力学的な空調ループ（４）の第１の動作位置と、
−第１の部分（７）の内部で、四方弁（６）の第２の孔（１０）から、第２の空冷式熱交換器（５）、第２のバイパス（１７）、内部熱交換器（１５）、第１の減圧装置（１２）、第１の空冷式熱交換器（１１）、および第１の孔（９）を通って、冷媒が連続して流れる熱力学的な空調ループ（４）の第２の動作位置をとることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱力学的な空調ループ（４）。
【請求項５】
熱力学的な空調ループ（４）の第２の部分（８）は、第３の孔（１８）と圧縮機（３）との間に配置された内部熱交換器（１５）を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱力学的な空調ループ（４）。
【請求項６】
熱力学的な空調ループ（４）の第１の部分（７）は、第２の空冷式熱交換器（５）と四方弁（６）の第２の孔（１０）との間に配置された第４の熱交換器（２７）を含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の熱力学的な空調ループ（４）。
【請求項７】
第４の熱交換器（２７）に冷媒と第２の熱伝達流体とが流れることを特徴とする、請求項６に記載の熱力学的な空調ループ（４）。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の熱力学的な空調ループ（４）を含む、暖房、換気、および／または空調設備（１）。
【請求項９】
暖房、換気、および／または空調設備（１）は、第１の熱伝達流体が内部で循環する第１の二次ループ（２２）を含むことを特徴とする、請求項８に記載の暖房、換気、および／または空調設備（１）。
【請求項１０】
第１の二次ループ（２２）が、熱保存モジュール（２５）を含んでいることを特徴とする、請求項９に記載の暖房、換気、および／または空調設備（１）。
【請求項１１】
暖房、換気、および／または空調設備（１）は、第２の熱伝達流体が内部で循環するラジエータ（２４）を含む第２の二次ループ（２６）を有することを特徴とする、請求項８〜１０のいずれか１項に記載の暖房、換気、および／または空調設備（１）。
【請求項１２】
ラジエータ（２４）は、第１の管路（３０）の内部に収容されており、この管路は、ラジエータ（２４）を通る空気流（２）が、第１の管路（３０）の内部で一定方向に導かれる閉鎖位置と、空気流（２）の少なくとも一部が、第１の管路（３０）から外部に排出される開放位置との間で操作可能な、少なくとも１つの空気分配部材（３４、３５）を備えていることを特徴とする、請求項１１に記載の暖房、換気、および／または空調設備（１）。
【請求項１３】
第２の二次ループ（２６）が、２個の三方弁（３６）を介して、車両のエンジン（３８）の冷却ループ（３７）に接続されていることを特徴とする、請求項１１または１２に記載の暖房、換気、および／または空調設備（１）。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公表番号】特表２０１２−５０６８２０（Ｐ２０１２−５０６８２０Ａ）
【公表日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５３３６８１（Ｐ２０１１−５３３６８１）
【出願日】平成２１年１０月２１日（２００９．１０．２１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００９／０６３８１７
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０４９３３２
【国際公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【出願人】（５０５１１３６３２）ヴァレオ システム テルミク (81)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月２１日（２００９．１０．２１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００９／０６３８１７
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０４９３３２
【国際公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【出願人】（５０５１１３６３２）ヴァレオ システム テルミク (81)
【Ｆターム（参考）】
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