JP2005524573A - 車両用ヒートポンプシステム及びこのシステムのためのモジュール - Google Patents

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Abstract

ヒートポンプシステムであって、圧縮機（１４）と、第１及び第２熱交換器（１０、１２）と、圧縮機（１４）と第１及び第２熱交換器（１０、１２）との間に水力学的に置かれたモジュール（２０）とを含む。該モジュールは、熱交換器構成要素（２２、２４）と、アキュムレーター（３４）と、膨張装置（４０）と、本システムの運転を制御するための四方弁（５２）とを含む。

Description

本発明は、ヒートポンプシステム、特に車両での使用を企図したヒートポンプシステム、及びＣＯ2のような超臨界（transcritical）冷媒（冷凍剤）を利用するヒートポンプシステムと、このようなシステムに有用なモジュールに関する。
空調システムのような冷凍システムは、長く車両に使用されており、これらのシステムは、オペレーター及び／又は乗客が収容されている周囲環境を調整するという点で非常に望ましい。しかし、そのようなシステムは、少なくとも一つの欠点がある。それらのまさに本質により、種々の接続部材（接続具／取付具）により多くの構成要素が相互に連結され、これら接続部材は、時として漏れを生み出す。更に、そのようなシステムの圧縮機は、車両に推進力を与える内部燃焼機関によって一般に駆動されるので、圧縮機及び上記駆動部は、住宅用の又は市販の冷凍システムの場合のように単一のハウジング内で密閉封止され得ない。特に、回転動力が圧縮機に向けられなければならないので、また、そのような回転動力は、一般に、該車両の機関（エンジン）から機械的に導出されるので、単一ハウジング内に該圧縮機及び機関の両方を封止することは不可能である。これは、圧縮機の可動構成要素が推進力を外部装置すなわち車両機関から受けるので、該可動構成要素は封止されなければならないことを意味する。もちろん、これらの封止は、漏れを生み出し得る。実際、車両空調システムからの冷媒の漏出は、地球のオゾン層を破壊する環境に悪い化合物の主要な源であると考えられている。
この問題を克服するため、当業界は、まず、Ｒ１２として一般に知られている冷媒を捨て、Ｒ１３４ａとして知られているより環境に優しい冷媒を支持した。
最近でさえ、例えば二酸化炭素すなわちＣＯ2のようなより一層環境に優しい超臨界冷媒を利用する望ましい空調及び冷凍システムを提供することに注目が集まっている。例えば、ＣＯ2システムは、環境に悪い化合物の大気への正味付加を伴うことなく首尾よく利用され得る。冷媒として用いられるＣＯ2は、慣用手段により大気から導出され、そのようなシステムに利用される。そのようなシステムがたとえ漏れを生み出したとしても、排出されるＣＯ2は、元々ＣＯ2が導出された大気へと単に戻るだけであり、このような漏れの結果としての大気のＣＯ2の正味増加はない。
それにもかかわらず、ＣＯ2システムでさえ漏れは非常に望ましくない。その理由は、これらのシステムが該システムに使用される冷媒の周期的な補充を必要とするからである。補充は、労働及び材料の両方についてのコストがかかり、従って、そのようなシステムに生じる漏洩を最小化することが望まれている。
更には、車両内部の冷却（冷房）及び加熱（暖房）の両方に使用するヒートポンプシステムは、いくつかの利点を提供する。例えば、該システムは、加熱及び冷却の両方に利用される客室内に単一の熱交換器のみを必要とする。これに対し、従来システムは、二つのそのような熱交換器を必要とし、一方は、冷媒を蒸発させて客室を冷却するためのもので、他方は、エンジン冷却液から客室への熱を拒絶するためのものである。また、もちろん、これら両熱交換器は、個々に配管されなければならず、これら両熱交換器には別個の制御が与えられる。
これらの追加の構成要素は、車両のコストを高め、また、単一の熱交換器及び加熱及び冷却の両方に使用される関連する配管の重量及び嵩を超えて、現出するであろう重量及び嵩をしばしば増長する。追加の重量は、燃費に悪影響を与え、車両の運転をより高コストにし、車両重量が低減され得る場合に比べてより多くの燃料消費が必要となる。次いで、これは、エンジンの運転による付加的な空気汚染を発生させる。該汚染は、燃費が改善されればことによると低減され得る。追加の嵩は、客室の有効容積を削減し、一般に、サービスの提供等をより難しくする。
本発明は、一又は複数の上記問題点を克服することに向けられる。
本発明の主目的は、新規でかつ改良されたヒートポンプシステムを提供することである。本発明の目的はまた、ヒートポンプシステムの構成要素のいくつかを含むモジュールを提供することである。
本発明の一側面によれば、冷却液に対し拒絶される廃熱を発生させる推進システムを有する車両に使用するためのヒートポンプシステムが提供される。このヒートポンプシステムは、圧縮機と、第１熱交換器及び第２熱交換器とを含み、第１熱交換器は、客室等に配置されるように適合され、該客室内の周囲環境からの熱を二者択一的に拒絶するか又は受け入れる。第２熱交換器は、車両に配置され、かつ該車両の運転時に存在する空気流中に設置されるように適合される。
モジュールが、圧縮機と第１及び第２熱交換器との間に水力学的に置かれる。該モジュールは、車両に取り付けられるようにされた基部（ベース板）と、基部上に取り付けられる入口及び出口を有するアキュムレーターとを含む。弁装置は基部上に取り付けられ、圧縮機の高圧側に接続される、モジュールの外部からアクセス可能な入口接続部材を含む。弁出口は、モジュール内のある位置でアキュムレーター入口に接続される。モジュールの外部からアクセス可能な第１入口／出口接続部材は、弁装置から第１熱交換器へと接続され、また、モジュールの外部から接続可能な第２入口／出口接続部材は、第２熱交換器へと接続される。弁装置は、少なくとも一つの弁部材を含む。該弁部材は、入口接続部材を、第１及び第２入口／出口接続部材の選択された一方に二者択一的に接続する位置間、及び、弁出口を第１及び第２入口／出口接続部材の他方に二者択一的に接続する位置間に移動可能である。膨張装置は、基部に取り付けられ、また、第１熱交換器に接続される、モジュールの外部からアクセス可能な接続部材が設けられる第１口を有する。熱交換器要素も基部に取り付けられ、第１及び第２熱交換流体流路を有する。第１流路は第２流路と熱交換関係にある。第１流路は、モジュール内のある位置でアキュムレーター出口に接続され、また、圧縮機の低圧側に接続される、モジュールの外部からアクセス可能な出口接続部材を有する。第２流路は、モジュール内のある位置で膨張装置の第２口に接続され、また、第２熱交換器に接続される、モジュールの外部からアクセス可能な入口／出口接続部材を有する。超臨界冷媒が当該ヒートポンプシステム中にある。
好ましい実施形態において、上記弁装置は単一の四方弁を含む。
一実施形態において、ヒートポンプシステムは、閉じられたハウジング（閉ハウジング）を含み、該閉ハウジングは、上記基部、アキュムレーター、弁装置、膨張装置及び熱交換器要素を収容する内部空間を有する。上記接続部材は、閉ハウジングの外側面上に設置され、また、アキュムレーター入口及び出口、弁出口及び膨張装置第２口は、閉ハウジングの内部空間内に設置される。
より好ましくは、閉ハウジングは絶縁される。
本発明の非常に好ましい実施形態において、熱交換器要素は、第１、第２及び第３熱交換流体流路を有し、第１流路は、第２及び第３流路の両方と熱交換関係にある。この実施形態において、第３流路は、冷却液の源に接続されるように適合される。
一実施形態において、熱交換器要素は、モジュール内に二つの別個の熱交換器を含む。該別個の熱交換器の両方は、第１流路の各対応部分を有し、該別個の熱交換器の一方が第２流路を、他方が第３流路を有する。
本発明の別の実施形態において、モジュール内に熱交換器要素は、単一の熱交換器を備え、該単一の熱交換器は、第１、第２及び第３流路を有する。
上記のように、本発明はまた、圧縮機、第１及び第２熱交換器及び本システム中の冷媒から離れたモジュールを企図する。該モジュールは、種々の程度の特殊性が上記されている。
他の目的及び利点は、添付図面と関連した以下の詳細な説明から明らかとなろう。
本発明に従ってなされたヒートポンプシステムは、客室等の加熱（暖房）及び冷却（冷房）のための車両での使用に理想的に適している。一般に、該車両は、冷却液によって冷却される推進システムを有する。例えば、推進システムが内部燃焼エンジンを含む場合、エンジン冷却液が使用される上記冷却液となる。あるいは、車両が燃料電池システムによって推進される場合、運転中に燃料電池を冷却するために使用される冷却液が、上記冷却液として利用され得る。いずれにせよ、当然のことながら、本発明は、内部燃焼機関駆動システムでの使用に限定されず、望まれる非車両用途に有効に使用され得る。
本発明はまた、ＣＯ2等の超臨界冷媒を用いて動作するシステム環境において記述される。しかしながら、本発明はまた、吸込みライン熱交換器が用いられるＲ１３４ａ等のシステムにも使用され得る。本発明はまた、ＣＯ2以外の超臨界冷媒にも利用され得る。
上記を念頭において、本発明のヒートポンプシステムを概略的に示す図１及び２が参照される。該ヒートポンプシステムは熱交換器１０を含み、熱交換器１０は、車両の客室内に配置されるようになされている。一般に、送風機（図示せず）は、空気を熱交換器１０を通って客室内へと駆り立てるように動作する。ヒートポンプシステムが冷却モードにあるか又は加熱モードにあるかにより、熱交換器１０は、これを通過する空気から熱を受け入れて客室を冷却するか、又は、これを通過する空気中への熱を拒絶して客室を加熱する。
本システムはまた、第２熱交換器１２を含み、第２熱交換器１２は、超臨界冷媒システムに利用される慣用のガス・クーラーとして配置される。熱交換器１２は、一般に、車両において、車両が運転中にある際に空気流が通過する位置に設置される。電気駆動送風機又は機関駆動送風機が、熱交換器１２を通る空気の流れを補助し又は供給するために利用され得る。
本システムはまた、冷媒圧縮機１４を含み、冷媒圧縮機１４は吸込み側すなわち低圧側１６と高圧側１８とを有する。低圧側１６は、冷媒用の入口として働く口を含み、高圧側１８は、圧縮冷媒用の排出口として働く口を含む。
第１及び第２熱交換器１０、１２並びに圧縮機１４は、動作に必要な他のシステム構成要素を含む全体的に２０で示されるモジュールによって水力学的に相互接続される。図１及び２に示される実施形態において、モジュール２０は、熱交換器構成要素を含み、該要素は、二つの別個の熱交換器２２及び２４それぞれを含む。熱交換器２２は、第１熱交換流体流路２６を含み、該流路２６は、熱交換器２４における第１流体流路２８と直列に接続する。第１流体流路２８は、接続部材３０に連結され、接続部材３０は、アクセス可能となるモジュール２０の外側面上に設置される。また、第１流体流路２８は、圧縮機１４の低圧側１６と関連する口に接続される。第１流体流路２６はまた、モジュール２０内に設置された慣用の冷媒アキュムレーターボトル３４の冷媒出口３２に接続される。図示のように、その接続管は、すべてモジュール２０内に収容される。
モジュール２０内、特に熱交換器２２内には、第２熱交換流体流路３６が収容されており、該流路３６は、第１流体流路２６と熱交換関係にある。第２流体流路３６の一側部は、接続部材３８を介して熱交換器１２の一側部に接続され、接続部材３８は、アクセス可能となるモジュールの外側面上にある。第２流体流路３６の反対側端部は、モジュール２０内に設置された慣用の膨張装置４０に連結される。膨張装置４０は、接続部材４２を介して第１熱交換器１０の一側部に接続され、接続部材４２は、アクセス可能となるモジュール２０の外側面上にある。
熱交換器２４は、第１流体流路２８と熱交換関係にある、熱交換流体のための第３熱交換流体流路４４を含む。第３流体流路４４の反対側端部は、アクセス可能となるモジュール２０の外側面上に接続部材４６を有し、これにより、第３流体流路４４は、冷却液を車両推進システムの冷却回路から受け入れるため、該冷却回路へと接続され得、そのため、該冷却液は、第３流体流路４４を通過する。
いくつかの例において、熱交換器２４を省くことが望ましいかもしれない。この場合、第１流体流路２６及び熱交換器２２は、接続部材３０に連結される。
更に、図５を参照して、いくつかの例において、二つの別個の熱交換器２２、２４を単一の熱交換器ユニットに組み合わせることが望ましいかもしれない。そのようなユニットは、図５に熱交換器５０として概略的に示される。熱交換器５０は、ここでも２６、２８で示される第１流体流路を有し、該流路は、熱交換器２２及び２４における第１流体流路２６及び２８にそれぞれ対応する。第２流路は３６で示され、熱交換器５０内の第１流体流路２６、２８と熱交換関係にある。第２流体流路３６は、熱交換器２２内の第２流路と同じ形式にてシステム内へと接続される。
熱交換器５０は、４４で示される第３流体流路を更に含み、該流路４４は、熱交換器２４内の第３流体流路４４に対応する。該流路４４は、熱交換器２４の第３流体流路４４と同じ態様でシステムへと接続され、第１流体流路２６、２８と熱交換関係にある。
図１及び２を参照して、モジュール４０の別の構成要素は、全体的に５２で示される四方弁である。図１及び２に示されるように、該弁５２は、四方弁のための慣用な構成からなるスプールバルブの形態であり得る。あるいは、該弁５２は、回転四方弁として形成され得る。更には、二つの三方弁が同様の機能をなすために使用され得る。
四方弁５２は入口５６を含み、該入口５６は、接続部材５８を介して圧縮機１４の高圧側１８に接続され、接続部材５８は、アクセス可能となるモジュール２０の外側面上にある。四方弁５２はまた、第１入口／出口６０を含み、該第１入口／出口６０は、第１入口／出口接続部材６２を介して第１熱交換器１０に接続され、第１入口／出口接続部材６２は、アクセス可能となるモジュールの外側面上にある。
四方弁５２は、第２入口／出口６６を更に含み、第２入口／出口６６は、接続部材６８を介して熱交換器１２に接続され、接続部材６８は、アクセス可能となるモジュール２０の外側面上にある。
最後に、四方弁５２は出口７０を含み、出口７０は、アキュムレーター３４の入口７２に接続され、このような接続は、完全にモジュール２０内にある。
構成要素の上記記述から理解され得るように、本システムには、所望の流体回路を提供するために多くの接続（連結）を必要とする。しかしながら、既述したように、八つの接続部材のみが必要で、これらがモジュール２０の外部に配置される。それは、これら接続部材が、第１及び第２熱交換器１０、１２、圧縮機１４及び該車両の冷却液システムに対する外部の連結をなすために必要とされるからである。もちろん、モジュール２０内部の熱交換器構成要素内の第３流体流路が省かれるなら、これら外部接続部材のうちの二つは除去され得る。
望ましくない漏れは、どの連結においても、特に上述したような接続部材を含む連結においても生じ得る。何故なら、そのような接続部材は、組立て、修理等のための連結及び切断を許容する非永久連結であることを企図するからである。それらは、ねじ込み接続、圧縮管継手又は簡易な迅速連結／切断継手であり得る。しかし、それらの特定の構成にかかわらず、これらは、半田付け又は鑞付けによって形成されるような永久連結に比べ漏れが生じやすい。従って、モジュール２０内に収容される種々の構成要素と管との間の連結は、例えば鑞付け結合又は半田付け結合等の相対永久結合からなり得る。他方、上記のような接続部材は、ねじ込み接続、圧縮管継手、迅速連結／切断継手、又は、修理のためもしくは組立ての支援のため解除可能な形式での、導管とＨＶＡＣシステムの構成要素との相互結合に伝統的に使用されている接続具であり得る。しかしながら、最終結果として、漏れやすい結合がモジュール２０の使用を通じて最小化され、また、そのため、その相対永久内部結合が上述したように漏れの問題を回避する。
既に言及したように、図１は、本システムが冷却モードにある場合のシステム構成要素の構成を示す。この実施形態において、四方弁５２は、第１入口／出口６０を出口７０へと接続する一方、入口５６を第２入口／出口６６へと接続するものである。換言すれば、冷却モードにおいて、圧縮機１４の高圧側１８は、四方弁５２を介して第２熱交換器１２に接続され、他方、第１熱交換器１０は、四方弁５２を介してアキュムレーター３４に接続される。当業者は、このモードにおいて、第１熱交換器１０が蒸発器として働き、他方、第２熱交換器１２が凝縮器又はガス・クーラーとして働くことを容易に理解するであろう。モジュール２０の内部の熱交換器２２は、吸込みライン熱交換器として働き、該吸込みライン熱交換器は、使用される冷媒が、ＣＯ2のような超臨界冷媒である場合に特に有利である。これは、大型のＲ１３４ａシステムのような他の冷媒を用いるシステムにおいても有利に使用され得る。吸込みライン熱交換器の機能はよく知られており、ここでは記述しない。
冷却モードにおいて、熱交換器２４は、特別な機能は何ら実行せず、熱交換器２４の第３流体流路４４を通る冷却液流は、所望により適当な制御弁の手段により止められ得る。
構成要素の構成、及び、加熱モードにおける運転時の本システムの流れ方向が図２に示される。この場合、四方弁５２は、圧縮機１４の高圧側１８を今度は凝縮器又はガス・クーラーとして働く第１熱交換器１０に接続し、これにより、第１熱交換器１０が設置されている客室への熱を拒絶する。同時に、熱交換器１０からの戻り流は、膨張弁４０を通過し、熱交換器２２内の第２流体流路３６を通って蒸発器として働く蒸発器第２熱交換器１２へと流れる。第２熱交換器１２からの冷媒は、四方弁５２の口６６へと向かい、出口７０を通ってアキュムレーター３４へと排出される。冷媒は、アキュムレーター３４から、最後に、第１流体流路２６、２８を介して圧縮機１４の低圧側１６へと戻される。
この時、車両推進システムからのホット冷却液は、熱交換器２４内の第３流体流路４４を通過し、第１流体流路２６、２８を通って流れる冷媒への熱を拒絶する。これは、圧縮機１４の低圧側１６へと向かうすべての冷媒が、圧縮機１４に対する損傷を回避するために、蒸気状になることを保証する。特に低周囲温度のいくつかの例において、第３流路４４を通って流れる冷却液がもたらされて冷媒への十分な熱を拒絶し、該冷媒は、次に、高められた温度で圧縮機１４によって送られ、次いで第１熱交換器１０に通され、熱量が増加する。該熱は、客室内へは第１熱交換器１０によって拒絶され得る。
図３及び４を参照すれば、モジュール２０の物理的構成の一実施形態が示される。まず図３を参照して、種々の構成要素を取り付けるために基板（基部）８０が用いられる。例えば、図３は、ストラップ８２及びねじ込みファスナー８４により基板８０に取り付けられた熱交換器２２を示す。同様のストラップ及びねじ込みファスナー（図示せず）が、他の構成要素を同様に取り付けるために使用され得る。
図３には示されないが、種々のライン、特に膨張装置４０からのライン及び四方弁口５６、６０、６６からのラインが基板８０の右側８６に向かう。これら膨張装置４０及び四方弁口５６、６０、６６からのラインは、アクセス可能となるモジュール２０の外側面上に設置された接続部材で終端する。同様に、熱交換器２４の第３流体流路からのライン、及び熱交換器２４の第１流体流路２８からのライン、並びに熱交換器２２の第２流体流路３６からのラインは、基板８０の左側へと延長する。これらのラインはすべて、図４に示されるように、モジュール２０の外部へと伸長し、これらのラインが終端する接続部材は、モジュール２０の外部でアクセス可能となる。
特に図４に示されるように、内部絶縁層９２を有する矩形で堅固なハウジング９０の外面上に、接続部材５８、６２、６８がそれぞれあり、これら接続部材は、ハウジング９０の外側でアクセス可能であり、また、入口５６、四方弁５２の第１及び第２入口／出口６０、６６にそれぞれ連結される。
図４の右手側にはまた接続部材４２が示され、接続部材４２は、ハウジング９０の外面上にあり、かつここでアクセス可能である。接続部材４２は、ハウジング９０内の膨張装置４０に内部ライン１０２を介して接続される。
内部ライン１０４は、図４に概略的に示され、出口７０（図４には図示せず）をアキュムレーター３４の入口７２に接続する。これは、アキュムレーター３４に対するライン１０４の接続、及び、四方弁５２の出口７０に対するライン１０４の接続のいずれにおいても漏れを防ぐ本質的な永久連結である。
アキュムレーター３４の出口３２は、１０６で概略的に示されるラインによって熱交換器２２に接続される。この接続も同様にハウジング９０の内部にあり、一般に永久タイプである。
単に概略的に表されるライン１０８を介する接続が図４にも示され、ライン１０８は、図３に示されるように、熱交換器２２と熱交換器２４との間に伸長し、各第１流路を相互に接続する。同様に、１１０で概略的に示されるラインは、ハウジング９０内の熱交換器２４に接続されて接続部材３０へと伸長し、接続部材３０は、ハウジング９０の外面上にあり、ここでアクセス可能となる。１２０で概略的に示されるラインは、熱交換器２４内の第３流体流路４４の両端部を接続部材４６へと接続し、該接続部材４６は、ハウジング９０の外面上にあり、ここでアクセス可能となる。
最後に、１２２で概略的に示されるラインは、第２熱交換器１２（図１及び２）に対する最終結合のため、熱交換器２２からハウジング９０の外面上の接続部材３８へと伸長する。ライン１２２は、熱交換器２２内の第２流体流路３６の一端部に接続される。
種々の接続部材３０、３８、４２、４６、５８、６２及び６８は、図１及び２において概略的にのみ示され、また図４において管のねじ込み端部として示される。しかしながら、上述したように、これらの接続部材は、圧縮管継手、迅速連結／切断接続具、又は、ＨＶＡＣシステムの導管の切断可能な連結をなすために従来から用いられているどのような接続部材であってもよい。
ちょうど記載されたモジュールは、冷凍システムにおける漏れやすい接続の低減について主に詳述している。しかし、モジュールは、構成要素を高度化する多くの付加価値を含むように容易に適合される。例えば、本発明は、制御論理をシステム圧縮機並びに膨張弁４０に与える電子回路基板が、モジュールハウジング内に容易に配置可能であることを企図する。同様に、温度センサー及び圧力センサーがモジュール内の適当な流れラインに配置可能である。また、温度センサー及び圧力センサーには、該システムの電力を得るため及び圧縮機に接続するため、モジュールハウジングの外部に対して電気的接続が設けられ得る。並びに、温度センサー及び圧力センサーは、車両システムに使用された場合、運転の種々のモードのため及びエンジン動作のための制御信号を供給し得る。
似たような調子で、圧力逃し弁は、高圧もしくは低圧又はその両方のためにモジュール内に収容され得る。そのような弁は、一旦破裂すると容易に交換できる破裂可能な圧力板と同様に単純なもの、又は自己リセット圧力逃し弁であり得る。
モジュールには、冷媒チャージが何らかの理由で適性なシステム運転に対し不十分となった際、該システムへの冷媒の追加を許容するチャージ口も設けられ得る。更に、そのため、可変流制御弁及び電気アクチュエーターは、熱交換器２４に対する冷却液の流れを調整するため、接続部材４６（図１及び２）と、モジュールハウジング内のある位置との間のある位置における流動冷却液ラインにてモジュール内に組み込まれ得る。
そのような構成要素が流れラインに対する連結を必要とする限り、該連結は、相対永久性のものからなり得る。また、該連結は、これら連結に漏れが無く、従って、漏れがちな連結を低減するという本発明の目的に沿うことを保証するため、モジュールの製造時に試験され得る。
従って、当然のことながら、ヒートポンプシステムにおける漏れやすい連結の数は、モジュール２０のようなモジュールの使用によりかなり低減される。そのため、漏れに関連した問題、すなわち、環境に悪い冷媒の排出の結果としての問題、又は冷媒の補充を含む単なるサービス・コストの問題は、本発明を用いることにより最小化される。更には、本発明は、次の点を保証する手段を提供する。すなわち、一部液状の冷媒は、圧縮機１４の低圧側１６に到達できず、そのためここに損傷をもたらさず、同時に、該冷媒は、ヒートポンプシステムが加熱モードで運転する際に冷媒に追加の熱を供給して、十分な熱が低周囲温度状態下でさえ客室へと送出されることを保証する。
本発明の一実施形態に従ってなされたヒートポンプシステムの概略図であり、冷却モード運転時の流れ方向及び要素構成を示す。 加熱運転時の流れ方向及び要素構成を示す図１と同様の概略図である。 本発明に従ってなされたモジュールに使用される基部の側面図である。 明瞭さのために一部破断したモジュールの斜視図である。 モジュールに使用される熱交換器要素の変形実施形態を示す。
符号の説明
１０ 熱交換器
１２ 第２熱交換器
１４ 冷媒圧縮機
２０ モジュール
２２、２４ 熱交換器
２６ 第１熱交換流体流路
２８ 第１流体流路
３０、３８、４２、４６、５８、６２、６８ 接続部材
３４ 冷媒アキュムレーター
３６ 第２熱交換流体流路
４０ 膨張装置
４４ 第３熱交換流体流路
５２ 四方弁
５６ 入口
６０ 第１入口／出口
６６ 第２入口／出口
７０ 出口
８０ 基板

Claims (15)

  1. 冷却液に対し拒絶される廃熱を発生させる推進システムを有する車両に使用するためのヒートポンプシステムであって、
    圧縮機と、
    第１熱交換器及び第２熱交換器と、
    前記圧縮機と第１及び第２熱交換器との間に水力学的に介在されるモジュールと、
    当該ヒートポンプシステムにおける超臨界冷媒とを備え、
    前記第１熱交換器は、客室等内の周囲環境からの熱を選択的に拒絶するか又は受け入れるように客室等に配置され、
    前記第２熱交換器は、車両に配置され、かつ、当該車両が運転中の際に存在する空気流中に設置され、
    前記モジュールは、
    車両に取り付けられるように適合された基部と、
    入口及び出口を有し、かつ、基部に取り付けられる冷媒アキュムレーターと、
    基部に取り付けられる弁装置であって、モジュールの外部からアクセス可能で、かつ圧縮機の高圧側に接続される入口接続部材、モジュール内のある位置でアキュムレーター入口に接続される弁出口、モジュールの外部からアクセス可能で、かつ第１熱交換器に接続される第１入口／出口接続部材、モジュールの外部からアクセス可能で、かつ第２熱交換器に接続される第２入口／出口接続部材、及び、前記入口接続部材を第１及び第２入口／出口接続部材の選択された一方に選択的に接続する位置間、及び前記弁出口を第１及び第２入口／出口接続部材の他方に選択的に接続する位置間を可動する少なくとも一つの弁部材を含む当該弁装置と、
    基部に取り付けられ、かつ、モジュールの外部からアクセス可能な接続部材を提供する第１口を有し、かつ、第１熱交換器に接続される膨張装置と、
    基部に取り付けられ、かつ、第１、第２及び第３熱交換流体流路を有する熱交換器要素とを含み、
    少なくとも第１流路は、第２及び第３流路と熱交換関係にあり、
    第１流路は、モジュール内のある位置でアキュムレーター出口に接続され、かつ、モジュールの外部からアクセス可能な出口接続部材を有し、かつ、圧縮機の低圧側に接続され、
    第２流路は、モジュール内のある位置で膨張装置の第２口に接続され、かつ、モジュールの外部からアクセス可能な入口／出口接続部材を有し、かつ、第２熱交換器に接続され、
    第３流路は、モジュールの外部からアクセス可能で冷却液を受け入れるようにされた入口接続部材と、モジュールの外部からアクセス可能で冷却液を排出するようにされた出口接続部材とを有することを特徴とするヒートポンプシステム。
  2. 前記熱交換器要素は、モジュール内に二つの別個の熱交換器を含み、該別個の熱交換器の両方は、前記第１流路の各対応部分を有し、該別個の熱交換器の一方が前記第２流路を有し、該別個の熱交換器の他方が前記第３流路を有する請求項１のヒートポンプシステム。
  3. 前記熱交換器要素は、モジュール内に単一の熱交換器を含み、該単一の熱交換器が前記第１、第２及び第３流路を有する請求項１のヒートポンプシステム。
  4. 前記弁装置は、単一の四方弁からなる請求項１のヒートポンプシステム。
  5. 前記モジュールは閉ハウジングを含み、該閉ハウジングは、前記基部、アキュムレーター、弁装置、膨張装置及び熱交換器要素を収容する内部空間を有し、
    前記接続部材は、閉ハウジングの外側面に設置され、
    前記アキュムレーター入口及び出口、前記弁出口及び前記膨張装置第２口は、閉ハウジングの内部空間内に設置される請求項１のヒートポンプシステム。
  6. 前記閉ハウジングは絶縁される請求項５のヒートポンプシステム。
  7. 冷却液に対し拒絶される廃熱を発生させる推進システムを有する車両に使用するためのヒートポンプシステムであって、
    圧縮機と、
    第１熱交換器及び第２熱交換器と、
    前記圧縮機と第１及び第２熱交換器との間に水力学的に介在されるモジュールと、
    当該ヒートポンプシステムにおける超臨界冷媒とを備え、
    前記第１熱交換器は、客室等内の周囲環境からの熱を選択的に拒絶するか又は受け入れるように客室等に配置され、
    前記第２熱交換器は、車両に配置され、かつ、当該車両が運転中の際に存在する空気流中に設置され、
    前記モジュールは、
    車両に取り付けられるように適合された基部と、
    入口及び出口を有し、かつ、基部に取り付けられる冷媒アキュムレーターと、
    基部に取り付けられる弁装置であって、モジュールの外部からアクセス可能で、かつ圧縮機の高圧側に接続される入口接続部材、モジュール内のある位置でアキュムレーター入口に接続される弁出口、モジュールの外部からアクセス可能で、かつ第１熱交換器に接続される第１入口／出口接続部材、モジュールの外部からアクセス可能で、かつ第２熱交換器に接続される第２入口／出口接続部材、及び、前記入口接続部材を第１及び第２入口／出口接続部材の選択された一方に選択的に接続する位置間、及び前記弁出口を第１及び第２入口／出口接続部材の他方に選択的に接続する位置間を可動する少なくとも一つの弁部材を含む当該弁装置と、
    基部に取り付けられ、かつ、モジュールの外部からアクセス可能な接続部材を提供する第１口を有し、かつ、第１熱交換器に接続される膨張装置と、
    基部に取り付けられ、かつ、第１及び第２熱交換流体流路を有する熱交換器要素とを含み、
    第１流路は、第２流路と熱交換関係にあり、
    第１流路は、モジュール内のある位置でアキュムレーター出口に接続され、かつ、モジュールの外部からアクセス可能な出口接続部材を有し、かつ、圧縮機の低圧側に接続され、
    第２流路は、モジュール内のある位置で膨張装置の第２口に接続され、かつ、モジュールの外部からアクセス可能な入口／出口接続部材を有し、かつ、第２熱交換器に接続されることを特徴とするヒートポンプシステム。
  8. 前記弁装置は、単一の四方弁からなる請求項７のヒートポンプシステム。
  9. 前記モジュールは閉ハウジングを含み、該閉ハウジングは、前記基部、アキュムレーター、弁装置、膨張装置及び熱交換器要素を収容する内部空間を有し、
    前記接続部材は、閉ハウジングの外側面に設置され、
    前記アキュムレーター入口及び出口、前記弁出口及び前記膨張装置第２口は、閉ハウジングの内部空間内に設置される請求項７のヒートポンプシステム。
  10. 前記閉ハウジングは絶縁される請求項９のヒートポンプシステム。
  11. 冷却液に対し拒絶される廃熱を発生させる推進システムを有する車両のためのヒートポンプシステムに使用するモジュールであって、
    前記ヒートポンプシステムは、圧縮機と、第１熱交換器及び第２熱交換器とを含み、
    前記第１熱交換器は、客室等内の周囲環境からの熱を選択的に拒絶するか又は受け入れるように客室等に配置され、
    前記第２熱交換器は、車両に配置され、かつ、当該車両が運転中の際に存在する空気流中に設置され、
    当該モジュールは、前記圧縮機と第１及び第２熱交換器との間に水力学的に介在されるようになされ、
    該モジュールは、
    車両に取り付けられるように適合された基部と、
    入口及び出口を有し、かつ、基部に取り付けられる冷媒アキュムレーターと、
    基部に取り付けられる弁装置であって、モジュールの外部からアクセス可能で、かつ圧縮機の高圧側に接続される入口接続部材、モジュール内のある位置でアキュムレーター入口に接続される弁出口、モジュールの外部からアクセス可能で、かつ第１熱交換器に接続される第１入口／出口接続部材、モジュールの外部からアクセス可能で、かつ第２熱交換器に接続される第２入口／出口接続部材、及び、前記入口接続部材を第１及び第２入口／出口接続部材の選択された一方に選択的に接続する位置間、及び前記弁出口を第１及び第２入口／出口接続部材の他方に選択的に接続する位置間を可動する少なくとも一つの弁部材を含む当該弁装置と、
    基部に取り付けられ、かつ、モジュールの外部からアクセス可能な接続部材を提供する第１口を有し、かつ、第１熱交換器に接続される膨張装置と、
    基部に取り付けられ、かつ、第１、第２及び第３熱交換流体流路を有する熱交換器要素とを含み、
    少なくとも第１流路は、第２及び第３流路と熱交換関係にあり、
    第１流路は、モジュール内のある位置でアキュムレーター出口に接続され、かつ、モジュールの外部からアクセス可能な出口接続部材を有し、かつ、圧縮機の低圧側に接続され、
    第２流路は、モジュール内のある位置で膨張装置の第２口に接続され、かつ、モジュールの外部からアクセス可能な入口／出口接続部材を有し、かつ、第２熱交換器に接続され、
    第３流路は、モジュールの外部からアクセス可能で冷却液を受け入れるようにされた入口接続部材と、モジュールの外部からアクセス可能で冷却液を排出するようにされた出口接続部材とを有することを特徴とするモジュール。
  12. 冷却液に対し拒絶される廃熱を発生させる推進システムを有する車両のためのヒートポンプシステムに使用するモジュールであって、
    前記ヒートポンプシステムは、圧縮機と、第１熱交換器及び第２熱交換器とを含み、
    前記第１熱交換器は、客室等内の周囲環境からの熱を選択的に拒絶するか又は受け入れるように客室等に配置され、
    前記第２熱交換器は、車両に配置され、かつ、当該車両が運転中の際に存在する空気流中に設置され、
    当該モジュールは、前記圧縮機と第１及び第２熱交換器との間に水力学的に介在されるようになされ、
    該モジュールは、
    車両に取り付けられるように適合された基部と、
    入口及び出口を有し、かつ、基部に取り付けられる冷媒アキュムレーターと、
    基部に取り付けられる弁装置であって、モジュールの外部からアクセス可能で、かつ圧縮機の高圧側に接続される入口接続部材、モジュール内のある位置でアキュムレーター入口に接続される弁出口、モジュールの外部からアクセス可能で、かつ第１熱交換器に接続される第１入口／出口接続部材、モジュールの外部からアクセス可能で、かつ第２熱交換器に接続される第２入口／出口接続部材、及び、前記入口接続部材を第１及び第２入口／出口接続部材の選択された一方に選択的に接続する位置間、及び前記弁出口を第１及び第２入口／出口接続部材の他方に選択的に接続する位置間を可動する少なくとも一つの弁部材を含む当該弁装置と、
    基部に取り付けられ、かつ、モジュールの外部からアクセス可能な接続部材を提供する第１口を有し、かつ、第１熱交換器に接続される膨張装置と、
    基部に取り付けられ、かつ、第１及び第２熱交換流体流路を有する熱交換器要素とを含み、
    第１流路は、第２流路と熱交換関係にあり、
    第１流路は、モジュール内のある位置でアキュムレーター出口に接続され、かつ、モジュールの外部からアクセス可能な出口接続部材を有し、かつ、圧縮機の低圧側に接続され、
    第２流路は、モジュール内のある位置で膨張装置の第２口に接続され、かつ、モジュールの外部からアクセス可能な入口／出口接続部材を有し、かつ、第２熱交換器に接続されることを特徴とするモジュール。
  13. 前記弁装置は、単一の四方弁からなる請求項１２のヒートポンプシステム。
  14. 前記モジュールは閉ハウジングを含み、該閉ハウジングは、前記基部、アキュムレーター、弁装置、膨張装置及び熱交換器要素を収容する内部空間を有し、
    前記接続部材は、閉ハウジングの外側面に設置され、
    前記アキュムレーター入口及び出口、前記弁出口及び前記膨張装置第２口は、閉ハウジングの内部空間内に設置される請求項１２のヒートポンプシステム。
  15. 前記閉ハウジングは絶縁される請求項１４のヒートポンプシステム。
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