JP2007518624A

JP2007518624A - 空調装置

Info

Publication number: JP2007518624A
Application number: JP2006549904A
Authority: JP
Inventors: リンドナービヨルン; ヴァルタークリストフ
Original assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 2004-01-23
Filing date: 2004-12-08
Publication date: 2007-07-12
Also published as: WO2005071328A1; DE102004003788A1; EP1711756A1

Abstract

【課題】空調装置を改良する。
【解決手段】空調装置、特に自動車用の空調装置であって、蒸発器として役立つ少なくとも１つの熱交換器（１０３；２０３；２０３’；２０３’’）と凝縮器として役立つ１つの熱交換器（１０３’；２０３；２０３’）とを有するものにおいて、少なくとも２つの熱交換器が単一の複合熱交換器（１０３／１０３’；２０３／２０３’／２０３’’）として構成されていることを特徴とする空調装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、特に自動車用の空調装置であって、蒸発器として役立つ少なくとも１つの熱交換器と凝縮器として役立つ１つの熱交換器とを有するものに関する。

技術の現状により通常使用される空調装置は蒸発器として役立つ熱交換器と凝縮器として役立つ熱交換器とを有し、これらの熱交換器は別々に構成されている。

さらに、特許文献１により暖房およびエンジン冷却用のコンパクトシステムが公知である。そこではエンジン‐ラジエータと暖房用熱交換器が１つの共通する円筒状熱交換器へとまとめられており、第１ラジアルファンによって空気を流通させ、ファンの周りに熱交換器が同軸で配置されている。他のラジアルファンが新鮮空気を供給する。そこでは第１ファンと熱交換器と室系との軸線対称な構造が設けられている。各ファンはそれぞれのファンに付設された室系のなかに配置されており、ファンは１つの共通する駆動軸にフランジ接合されている。

熱交換器に付設された第１室系は、新鮮空気吸込口と車室側循環空気吸込口とを備えて第１ラジアルファンから軸線方向で離間した第１混合室と、第１混合室と結合されかつ熱交換器を備えた第１ラジアルファンによって軸線対称に取り囲まれた第１吸入室とを含み、吸入室は車室側暖空気吹出口とエンジンルーム側排気吹出口とを備えている。

第２室系は、新鮮空気吸込口と車室側循環空気吸込口とを備えて第２ラジアルファンから軸線方向で離間した第２混合室と、第２混合室と接続されて第２ラジアルファンによって軸線対称に取り囲まれた第２吸入室とを含み、この吸入室は車室側混合空気吹出口とエンジンルーム側混合空気吹出口とを備えている。

このようなコンパクト空調装置にもなお要望が残る。
独国特許出願公開第１９７４０２９１号明細書

本発明の課題は、改良された空調装置を提供することである。

この課題は、少なくとも２つの熱交換器が単一の複合熱交換器として構成されていることを特徴とする空調装置によって解決される。有利な諸構成は従属請求項の対象である。

発明の実施の形態

本発明により設けられる特に自動車用の空調装置は蒸発器として役立つ少なくとも１つの熱交換器と凝縮器として役立つ１つの熱交換器とを有し、少なくとも２つの熱交換器が単一の複合熱交換器として構成されている。技術の現状による両方の熱交換器が単一の複合熱交換器に取替えられ、この複合熱交換器が、相応に構成されて切換可能な単一の冷媒サイクルに一体化されていることによって、配管の数は、従って空調装置の総重量も、減らすことができる。同様に製造費を下げることができる。配管の数および長さの低減によってさらに空調装置の信頼性と気密性は改善することができる。

その際好ましくは、複合熱交換器は個々の熱交換器の１つまたは複数が異なる流れ方向で流通可能であるように構成されており、こうして熱交換器の利用は最適化することができる。

好ましくは、３つの熱交換器は複合熱交換器として構成されている。これら３つの熱交換器のうち主に２つはヒートポンプ運転および／または再加熱運転のとき冷媒を流通させる。しかしその際、さまざまな運転モードのとき、流通させる熱交換器の１つは異なる。冷房運転のとき主に３つすべての熱交換器が流通させる。

以下、図面を参考に１実施例を基に本発明が詳しく説明される。

第１実施例により使用されるようなサイクル１０１が図１に略示されている。その際設けられている圧縮機１０２は第１熱交換器１０３と、接続フランジを介して接続された内部熱交換器１０４と、他の接続フランジによって熱交換器１０３に主に直接にフランジ接合された調節弁１０５（膨張弁）と、第２熱交換器１０３’と、受液器１０６と、再度内部熱交換器１０４とを通して冷媒を移送する。冷媒として例えばＣＯ_２（Ｒ７４４）を使用することができる。その際、両方の熱交換器１０３、１０３’は単一の熱交換器ブロックとして構成されており、すなわち単一の共通する作業経過で製造され、互いに強固に蝋付され、それゆえに以下では複合熱交換器１０３／１０３’としてもそれらを引き合いに出す。この実施例によれば第１熱交換器１０３がガス冷却器として役立ち、第２熱交換器１０３’は蒸発器として役立つ。

本実施例によれば、一体に構成されて連続的フィン／管系を有する両方の熱交換器１０３、１０３’の間に断熱部が設けられている。

図面には示さない選択的実施形態によれば、特に冷媒Ｒ１３４ａの場合、凝縮した液状冷媒は熱交換器１０３から弁を介して熱交換器１０３’へと直接移行させることができる。

図２ａ〜図２ｃが示す切換図式はさまざまな運転モード、つまり第１実施例に相応して１つのブロックとして、すなわち一体に構成された複合熱交換器２０３／２０３’／２０３’’の冷却器として（図２ａ）、ヒートポンプとして（図２ｂ）および加熱器として（図２ｃ）の運転についてのものである。

図２ａに示す冷房運転では、複合熱交換器２０３／２０３’／２０３’’全体が冷媒を流通させ、相応するサイクル２０１は以下の如く流通させる。冷媒は圧縮機２０２から第１切換弁Ｓ１を通して、空気を冷却する第１熱交換器２０３へと移送される。第１熱交換器２０３はこの運転状態のときガス冷却器として役立ち、すなわちこの熱交換器２０３内で冷媒は第１熱交換器２０３を流通する周囲空気に熱を放出する。

冷却された冷媒は第１熱交換器２０３から内部熱交換器２０４および調節弁２０５（膨張弁）を介して第２熱交換器２０３’へと達し、そこから第３熱交換器２０３’’に直接達する。受液器２０６および内部熱交換器２０４を介して冷媒は再び圧縮機２０２に達する。

冷房運転のときの冷媒の流れ方向に基づいて第１熱交換器２０３が累進的特性を有する一方、第２熱交換器２０３’と第３熱交換器２０３’’は累減的特性を有する。

図２ｂに示すヒートポンプ運転では複合熱交換器２０３／２０３’／２０３’’の一部のみが、つまり熱交換器２０３、２０３’が冷媒を流通させ、相応するサイクル２０１は以下の如くに流通させる。冷媒は圧縮機２０２から、第１切換弁Ｓ１が閉じているので、この運転モードのとき開口している第２切換弁Ｓ２を通して第２熱交換器２０３’へと移送され、この熱交換器を逆方向に流通する。第２熱交換器２０３’はこの運転状態のときブースタヒータとして役立つ。すなわち、この第２熱交換器２０３’において冷媒は、第２熱交換器２０３’を流通して車室を温度調節するのに役立つ空気に熱を放出する。

冷却された冷媒は第２熱交換器２０３’から調節弁２０５と第３切換弁Ｓ３によって調節されるバイパスとを介して内部熱交換器２０４の脇を通って第１熱交換器２０３に直接達する。この第１熱交換器はやはり逆方向で流通させ、この運転モードのとき蒸発器として役立つ。すなわちこの第１熱交換器２０３において冷媒は第１熱交換器２０３を流通する周囲空気に熱を放出する。第１熱交換器２０３から冷媒は第４切換弁Ｓ４を介して受液器２０６に達し、そこから、この運転状態のとき機能しない内部熱交換器２０４を介して圧縮機２０２に達する。

ヒートポンプ運転のときの冷媒の流れ方向に基づいて第１熱交換器２０３が累減的特性を有する一方、第２熱交換器２０３’は累進的特性を有する。

圧力比と流れ方向とに基づいて、バイパス中に第３切換弁の代わりに、調節されない単純な逆止め弁を設けておくことも基本的に可能である。

第３切換弁Ｓ３と相応するバイパスは、内部熱交換器２０４に冷媒を流通させねばならない選択的実施形態によれば必要ない。

図２ｃに示す再加熱運転のとき、すなわち車室に供給される空気の少なくとも一部が除湿されるとき、やはり複合熱交換器２０３／２０３’／２０３’’の一部のみが冷媒を流通させ、相応するサイクル２０１は以下の如くに流通させる。冷媒は圧縮機２０２から開口した第１切換弁Ｓ１を通して、やはりガス冷却器として役立つ第１熱交換器２０３へと移送され、この熱交換器を流通し、内部熱交換器２０４を介して、第３切換弁Ｓ３と調節弁２０５が閉じているので、第５切換弁Ｓ５を介して、蒸発器として役立つ第３熱交換器２０３’’に達する。この第３熱交換器２０３’’から冷媒は受液器２０６に達し、内部熱交換器２０４を介して圧縮機２０２に戻る。

複合熱交換器２０３／２０３’／２０３’’の個々の部分の略図に反して第３熱交換器２０３’’は第２熱交換器２０３’よりも大きく、これは特にヒートポンプ運転のとき効果を有する。

本実施例によれば、複合熱交換器２０３／２０３’／２０３’’の蝋付時に帯板が蝋付され、この帯板に個々の切換弁Ｓ１〜Ｓ５と調節弁２０５が取付けられ、特にねじ止めされる。

図２ａ〜図２ｃには空気側ヒートポンプ用の配置が示された。図２ｄは水側ヒートポンプを示す。その際、付加的冷媒‐蒸発器２２０が第３熱交換器２０３’’と並列に設けられており、３／２切換弁Ｖ１がサイクル２０１中に配置されている。相応する回路は例えば燃料電池駆動装置用にも適している。

本発明の第１実施例による複合熱交換器のサイクルを示す。他の実施例による複合熱交換器のサイクルの冷房運転時の回路を示す。図４ａのサイクルのヒートポンプ運転時の回路を示す。図４ａのサイクルの再加熱運転時の回路を示す。水側ヒートポンプを有する図２ａ〜図２ｃのサイクル変更態様のヒートポンプ運転時の図示である。

符号の説明

１０１、２０１サイクル１０２、２０２圧縮機
１０３、１０３’、２０３、２０３’、２０３’’ 熱交換器
１０４、２０４内部熱交換器１０５、２０５調節弁
１０６、２０６受液器２２０冷媒‐蒸発器
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５切換弁Ｖ１３／２切換弁

Claims

空調装置、特に自動車用の空調装置であって、蒸発器として役立つ少なくとも１つの熱交換器（１０３；２０３；２０３’；２０３’’）と凝縮器として役立つ１つの熱交換器（１０３’；２０３；２０３’）とを有するものにおいて、少なくとも２つの熱交換器が単一の複合熱交換器（１０３／１０３’；２０３／２０３’／２０３’’）として構成されていることを特徴とする空調装置。
複合熱交換器（２０３／２０３’／２０３’’）の個々の熱交換器（２０３；２０３’；２０３’’）の１つまたは複数が、異なる流れ方向で流通可能であることを特徴とする、請求項１記載の空調装置。
３つの熱交換器（２０３；２０３’；２０３’’）が、複合熱交換器（２０３／２０３’／２０３’’）として構成されていることを特徴とする、請求項１または２記載の空調装置。
内部熱交換器（１０４；２０４）が設けられていることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の空調装置。
ヒートポンプ運転のとき、複合熱交換器（２０３；２０３’；２０３’’）の３つの熱交換器のうちの２つ（２０３；２０３’）が冷媒を流通させることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の空調装置。
再加熱運転のとき、複合熱交換器（２０３；２０３’；２０３’’）の３つの熱交換器のうちの２つ（２０３；２０３’’）が冷媒を流通させることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の空調装置。
冷房運転のとき、複合熱交換器（２０３／２０３’／２０３’’）のすべての熱交換器（２０３；２０３’；２０３’’）が冷媒を流通させることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の空調装置。
付加的冷媒蒸発器（２２０）が第３熱交換器（２０３’’）と並列に設けられていることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の空調装置。