JP6521049B2 - 除霜機能をもつヒートポンプ装置 - Google Patents

Description

本発明は、除霜機能をもつヒートポンプ装置に関し、特に自動車に用いられる。この発明は、さらに、ヒートポンプ装置をヒートポンプモードと除霜モードとに切り換える方法に関する。

例えば、車両およびビルの加熱システムとして利用されてきた多様な形式のヒートポンプ装置が従来技術として知られている。物理的な原理は、駆動エネルギの適用により、低温のリザーバから熱エネルギを吸収し、それを駆動エネルギとともに、加熱される高温システムに輸送する。よって、ヒートポンプは、そのシステムにおいて、有用な熱として熱エネルギを放出する熱源、および低温のリザーバからエネルギを吸収する熱吸収源を備える。

ヒートポンプは、冷却システム、または空調装置として逆に運転することができるから、後続の開示ではせいぜい追加的な特徴であるか、そのような使用は暗黙的に含まれている。

直接型ヒートポンプでは、熱源は加熱される空間と直接的に、典型的には空気熱交換器を使用して、接しているが、流体ベース熱媒体の二次系統を有するいわゆる間接型システムも知られている。この場合、主要なヒートポンプ装置は、環境との直接的な接触にないが、代わって、熱媒体二次系統の暖系回路をもつ第１熱交換器を通してその熱源と熱交換的な接触にある。第２熱交換器は、この暖系回路内に連結可能に配置され、加熱される空間と熱交換的な接触にある。同様に、熱吸収源は、第３熱交換器を通して熱媒体二次系統の冷系回路と熱交換的な接触にある。第４熱交換器は、この冷系回路内に連結可能に配置され、低温のリザーバとしての外部領域と熱交換的な接触にある。第２熱交換器と第４熱交換器は、空気熱交換器として設計することができる。

この明細書では、熱媒体は、それ自体の運転中に相転移にさらされない、熱保持／熱貯蔵流体、特に液体として解される。熱媒体として、低下させられた凝固点をもつ水溶液は特に適し、例えば、水エチレングリコール混合物が適する。原則として、しかしながら、非水性の熱媒体（例えば油）も使用することができる。

熱媒体−熱媒体のヒートポンプ、あるいは単なる水−水のヒートポンプとしてしばしば知られるシステムのひとつの利益は、第１に、空調されるべき領域は、熱媒体が流れる熱交換器とは、もはや全く直接的な接触にないということである。よって、主要なヒートポンプ装置は、別置きで、小型な設計である１ユニットとして形成することができる。さらに、廃熱は、水ベースの二次回路を通して、追加的熱源として容易に貯蔵することができる。これによって、ヒートポンプ装置の全体の効率が向上する。これは、自動車用空調装置のために、特に電気自動車のために、有利である。それによって電気部品、例えばバッテリ、コンバータ、インバータの廃熱を使用することができる。

ヒートポンプモードにおいて、熱媒体二次系統の冷系回路が低い外気温度において０℃未満に冷えることは、時に問題を生じがちである。周囲の大気の湿気が連結可能な第４熱交換器の上で凝縮して凍り、それは第４熱交換器の熱交換特性を劇的に減少させる氷の層を生成する事態が規則的に生じる。そのような氷の層は、繰り返し除去されなければならない。様々な解決策が従来技術において知られている。しかしながら、それらは装置の観点から追加的な努力に結び付けられている。例えば、熱媒体−熱媒体のヒートポンプは、ＷＯ２０１４／１４３６２１Ａ１に知られている。そこでは、熱媒体二次系統の冷系回路は、バイパスによってエバポレータを直接的に通る１次冷媒回路のホットガスによって加熱されている。

本発明の目的は、コスト効率が良く、構築において経済的であって、運転が簡単な、除霜機能を有する広範なヒートポンプ装置を提供することである。

この目的は、請求項１の特徴を有するヒートポンプ装置、請求項３の特徴を有するヒートポンプ装置、および請求項９の特徴を有する自動車によって解決される。有利な実施形態および開発品は従属請求項において規定されている。
請求項１のヒートポンプ装置は、熱源と熱吸収源とを有する主要なヒートポンプ装置（２）と、少なくとも暖系回路（１４Ｌ−１４Ｓ）および冷系回路（１４Ａ−１４Ｈ）を有する流体ベース熱媒体の二次系統（１０）と、暖系回路（１４Ｌ−１４Ｓ）内に接続可能に配置されており、主要なヒートポンプ装置（２）の熱源と熱交換的な接触にある第１熱交換器（４）、および、加熱される空間と熱交換的な接触にある第２熱交換器（１１）と、冷系回路（１４Ａ−１４Ｈ）内に接続可能に配置されており、主要なヒートポンプ装置（２）の熱吸収源と熱交換的な接触にある第３熱交換器（６）、および、外部領域と熱交換的な接触にある第４熱交換器（１３）と、さらに、暖系回路（１４Ｌ−１４Ｓ）、および、混合が実行される通路部分（１４Ｄ）が第４熱交換器（１３）の上流に位置する冷系回路（１４Ａ−１４Ｈ）を互いに連結可能とするバルブ装置（１５Ａ、１５Ｃ）と、バルブ装置（１５Ａ、１５Ｃ）が、熱源が熱交換的な接触にある暖系回路の部分からの熱媒体を少なくとも部分的に冷系回路へ混合すことを可能とし、第４熱交換器（１３）の着霜状態に依存して除霜モードへの切り換えを可能とする駆動装置、特に制御装置（２３）とを備え、第３熱交換器（６）の上流であって、第４熱交換器（１３）の下流の冷系回路（１４Ａ−１４Ｈ）は、電気的部品（１９Ａ−１９Ｃ）と熱伝達的な接触になることができ、制御装置（２３）は、除霜モードにおいて、冷系回路（１４Ａ−１４Ｈ）が電気的部品（１９Ａ−１９Ｃ）と熱伝達的な接触になることができるように構成されていることを特徴とする。
請求項３のヒートポンプ装置は、熱源と熱吸収源とを有する主要なヒートポンプ装置（２）と、少なくとも暖系回路（１４Ｌ−１４Ｓ）および冷系回路（１４Ａ−１４Ｈ）を有する流体ベース熱媒体の二次系統（１０）と、暖系回路（１４Ｌ−１４Ｓ）内に接続可能に配置されており、主要なヒートポンプ装置（２）の熱源と熱交換的な接触にある第１熱交換器（４）、および、加熱される空間と熱交換的な接触にある第２熱交換器（１１）と、冷系回路（１４Ａ−１４Ｈ）内に接続可能に配置されており、主要なヒートポンプ装置（２）の熱吸収源と熱交換的な接触にある第３熱交換器（６）、および、外部領域と熱交換的な接触にある第４熱交換器（１３）と、さらに、暖系回路（１４Ｌ−１４Ｓ）、および、混合が実行される通路部分（１４Ｄ）が第４熱交換器（１３）の上流に位置する冷系回路（１４Ａ−１４Ｈ）を互いに連結可能とするバルブ装置（１５Ａ、１５Ｃ）と、バルブ装置（１５Ａ、１５Ｃ）が、熱源が熱交換的な接触にある暖系回路の部分からの熱媒体を少なくとも部分的に冷系回路へ混合すことを可能とし、第４熱交換器（１３）の着霜状態に依存して除霜モードへの切り換えを可能とする駆動装置、特に制御装置（２３）とを備え、第４熱交換器（１３）に割り当てられた送風機（２１）の送風機速度が、除霜モードの終わりの前に再び増加されることを特徴とする。

本発明によるヒートポンプ装置はバルブ装置によって特徴づけられる。それによって、暖系回路と冷系回路は互いに接続することができる。本発明によるヒートポンプ装置は、駆動装置、特に制御装置によってさらに特徴づけられる。それによって、第４熱交換器の着霜状態に依存して、それは除霜モードへ切り換えられる。よって、バルブ装置は、熱源が熱交換的な接触にある暖系回路のそれぞれの部分からの熱媒体の冷系回路への混合を、少なくとも部分的に可能にする。言いかえれば、駆動装置は、暖かい熱媒体と冷たい熱媒体とが一時的に混合し、かつ、冷系回路を循環することができるような方法で、バルブ装置を切り換えるように構成されている。流体ベース熱媒体の二次系統の中のそのようなバルブ装置は、装置の制約において、経済的である。ヒートポンプ装置が冷却モードにおいても提供される場合、必要ならば、既に提供されているバルブを、そこで使用することができる。この場合、駆動装置または除霜モード用の制御装置の調節だけが必要である。

バルブ装置は、ひとつのバルブ、またはいくつかのバルブから成ることができる。ここで、冷系回路へ暖かい熱媒体を混合するための開口の度合いを固定的に規定する必要はない。様々な開口の度合いが、状況に依存して提供されうる。例えば、開口の全開は、特に速く完全な混合を許容し、よって、より速い除霜を可能とする。部分的な開口は、減少された能力で、暖系回路がさらに加熱用とのために運転されることを可能とする。混合が実行される通路部分は、典型的には、熱源および熱吸収源の直ぐ下流に、および、第２熱交換器および第４熱交換器の直ぐ上流に配置されている。

暖系回路と冷系回路からの熱媒体の混合によって、十分な高温＞＞０℃を備えた混合物は一般的に直ちに達成され、第４熱交換器の除霜を直後に始めることができる。混合温度が最初にまだ＜０℃であるような好ましくないシナリオにおいて、熱媒体二次回路は、供給された駆動力によってゆっくり加熱される。主要なヒートポンプ回路が熱媒体回路によって提供される場合、熱の供給量は、結局のところコンプレッサの容量に相当する。

除霜モードへの切り換えは、典型的には、制御装置によって自動的に始められる。これは、例えば、タイマにより、条件または任意のトリガにより実行することができる。代替的に、除霜モードへの切り換えはさらに手動で起こすことができる。例えば、除霜モードへ切り換えるための助言は、制御装置の側面に印刷される。除霜モードは、制御装置に接続されている駆動装置、例えば、運転手段によって手動的に引き起こすことができる。

主要なヒートポンプ装置は、任意の既知の形式によって設計することができる。特に、それは圧縮型、吸着型、または磁気型のヒートポンプシステムでありえる。車両の組立において、少なくともここまでに既知の従来技術によって、その構成上の特徴と、その能力密度において、熱媒体の一次回路を有する圧縮型のヒートポンプが、望ましい実施形態として見られている。この場合、主要なヒートポンプ装置にはコンプレッサ、および膨脹要素がある。熱源は、コンプレッサの下流によって、および膨脹要素の上流によって形成される、第１熱交換器を通過する高圧部分によって形成される。熱吸収源は、膨脹要素の下流によって、およびコンプレッサの上流によって形成される、第３熱交換器を通過する低圧部分によって形成される。

本発明の有利な実施形態によると、駆動装置または制御装置は、暖系回路の中および／または冷系回路の中のポンプと連携しており、さらに、除霜モードにおいて、熱源および／または相対的に熱吸収源が熱交換的な接触にある暖系回路および／または冷系回路の部分における熱媒体の流量が、少なくとも一時的に減少するように構成されている。よって、熱源と熱吸収源への伝熱は減少させられる。これは、特に主要な冷媒回路が使用される場合、高圧部分と低圧部分との間における高い圧力差が現われるという長所を持つ。これは、その追加的な熱的能力がさらに速い除霜を促進するコンプレッサの容量を上昇させる調節に影響する。

冷系回路が第３熱交換器の上流において、電気的部品と熱交換的な接触になることができる場合に、さらに有利である。よって、ヒートポンプモードにおいて、この接触は、第４熱交換器の下流に起こる。よって、制御装置は、除霜モードにおいて、冷系回路が電気的部品と熱交換的な接触になることができるように構成されている。その結果、必要ならば、追加的な熱量を、冷系回路に供給することができ、それはより速くより多くの精力的で望ましい除霜を支援する。

本発明の実施形態によると、ヒートポンプ装置は第４熱交換器の着霜状態を検出するための検出装置を備える。そのような検出装置は、温度センサ、動的圧力センサ、カメラ、演算ユニット、および／または、履歴として集められた測定値の記憶装置を選択的に採用可能に備えることができる。例えば第４熱交換器の領域の温度差のような、センサのネットワークからの測定値も検出装置によって考慮に入れることができ、着霜の度合いに関する結論を取り出すことができる。特に、選択的に採用可能にすでに存在するセンサを利用することができ、追加的なコストが発生しない。着霜状態の直接的な監視の利点は、第１に、初期の霜の形成により正確に反応することである。さらに、先の着霜事態を記録することにより、選択的に採用可能に、初期の霜の形成をたいへん早く予見することができ、対策措置を計画することができる。

さらに、仮説の熱媒体混合温度を推定する手段を、熱媒体二次系統に提供することができる。仮説の熱媒体混合温度は、まだ暖系回路と冷系回路とが分離されている時に期待されている、除霜モードへ切り換えられる時に暖系回路からの熱媒体が冷系回路へ混合した場合の温度である。仮説の熱媒体混合温度が除霜モードへ切り換えられる時間に考慮に入れられるように、制御装置は構成されている。特に、まだ、少ない霜がある時に、仮説の熱媒体温度が＜０℃ならば、遅れた除霜モードが期待されるから、それは除霜モードに切り換えられる。よって、仮説の熱媒体混合温度の推定は、予防的措置である。

本発明によるヒートポンプ装置の開発品によると、それぞれの熱交換器を通して空気を流すための送風機が第２熱交換器と第４熱交換器とに割り当てられ、制御装置は、除霜モードへ切り換えられるとき、または除霜モードの間中に、２つの送風機の少なくともひとつの送風機速度を減少させるように構成されている。例えば、第２熱交換器に割り当てられた送風機は、除霜期間にわたって、残余の熱の分配を広げるために、より低い送風機速度で操作することができる。必要な場合、第４熱交換器に付けられた送風機のスイッチをオフにすることにより、最初の除霜を加速することができる。さらに、除霜の期間に加熱機能を分配することができ、送風機のスイッチを完全にオフにすることができる場合、必要ならばエネルギをそれによって節約することができる。

第４熱交換器に割り当てられた送風機の送風機速度が、除霜モードの終わりの前に、再び増加されることが、さらに、規定されうる。よって、除霜によって形成された溶解水は、第４熱交換器によって吹き飛ばされる。よって、直後の再氷結は減少される。

特に電気自動車である自動車は、有利に上記ヒートポンプ装置を装備しており、前記第４熱交換器は外部熱交換器として配置されている。

本発明によるヒートポンプ装置の運転方法によると、ヒートポンプ装置がヒートポンプモードで運転され、少なくとも部分的に許容された、熱源と熱交換的な接触にある暖系回路の部分からの熱媒体の混合によって、暖系回路が冷系回路に接続されて、第４熱交換器の着霜状態に依存して除霜モードに切り換えられるものが提供される。

本発明は、例示的な実施形態を使用し、図を参照して、ここに詳細に説明される。

図１は、本発明の例示的な実施形態におけるヒートポンプ装置を模式的に示す。 図２は、熱媒体の異なる通路に着目して、図１と同じヒートポンプ装置を模式的に示す。

以下の例示的な実施形態は、これに制限されることなく、電気自動車のためのヒートポンプ装置１を参照する。さらなる適用は、特に、内燃機関によって連続的に運転されないハイブリッド駆動装置をもつ自動車のような、他の形式の自動車のために発生する。自動車産業以外への適用は、特に建物、および一時的な生活環境、および労働環境、例えばコンテナをさらに考えることができる。

図１および図２のそれぞれでは、同じヒートポンプ装置１が、本発明の例示的な実施形態に従って模式的に図示されている。図１では、焦点が個々の部品に向けられているが、図２の焦点は、個々の熱媒体通路部分１４Ａ−１４Ｓ、および熱媒体の典型的な流動方向にある。以下において、参照は、両方の図に対して並行的になされる。

ヒートポンプ装置１は、主要なヒートポンプ装置の機能がある、小型冷媒ユニット２を備える。小型冷媒ユニット２は、流体接続を介して熱媒体二次系統１０と熱交換的な接触にある。熱媒体二次系統１０は、熱交換器１１、１２、１３を有し、それらは車両用空調装置に統合されている。熱い熱交換器１１、および冷たい熱交換器１２は、ＨＶＡＣ（暖房、換気およびエアコンディショニング）ハウジングに配置されているか、外部熱交換器１３は、典型的には、電気自動車の前部に組み込まれている。ヒートポンプ装置１は、制御装置２３とともに、着霜検出装置２６を備える。

コンパクトな冷媒ユニット２は、閉鎖構造のユニットとしてシールされ、電気的な接続（図示せず）とともに、熱媒体コネクタ７Ａ−７Ｄによってヒートポンプ装置１の他の部分と接続することができる。その内部に、それは、コンプレッサ３を有する冷媒回路を有する。コンプレッサは、コンデンサ４、膨張弁５、および冷却器６と、一連の回路状に接続されている。熱媒体回路の既知の機能は、ここでは詳細に議論されない。これにふさわしい多様な部品を使用することができる。これは、それらに制限されることなく、任意の冷媒、例えばＲ１２３４ｙｆ、Ｒ７４４でもよい。コンデンサ４において、凝縮され、加熱された冷媒は、熱媒体二次系統１０の冷却液と熱交換的な接触にある。したがって、これは、システムの熱源を表わす。冷却器６において、減圧され冷却された冷媒は、熱媒体二次系統１０の冷却流体と熱交換的な接触にある。したがって、これは、システムの熱吸収源を表わす。熱媒体二次系統１０は、熱媒体コネクタ７Ａ−７Ｄによって、小型冷媒ユニット２に接続されている。

熱媒体二次系統１０は、水ベースの液体、例えば、水とグリコールとの５０：５０混合物で満たされている。それは、暖系回路（１４Ｌ−１４Ｓ）および冷系回路（１４Ａ−１４Ｈ）を備える。さらに、リザーバ１８が、特に異なる運転モードの間で切り換えられる場合に、冷たい液体の変動を補うために提供されている。

冷系回路と暖系回路は、加熱機能の供給のためのヒートポンプ運転に基づいた例を通して図示されている。特に、冷却モード、または空調については、暖系回路と冷系回路の経路が違うように流れ、しかしながら、それはこの開示には付帯的であることが注目されるべきである。

冷系回路は、熱媒体コネクタ７Ａ（熱吸収源への入り口）の上の通路部分１４Ａ、および熱媒体コネクタ７Ｂ（熱吸収源からの出口）の上の通路部分１４Ｂに接続されている。冷却器６の中の熱吸収源を通り抜ける場合、熱媒体は冷媒に熱を転送し、よって冷める。熱媒体は、通路部分１４Ｃを通して、バルブ１５Ｄ（ヒートポンプモードにおいてバルブは全開である）を通り、通路ライン部分１４Ｄへ通る。そこから、熱媒体は、熱媒体が熱の吸収によって再び加熱される外部熱交換器１３に到達する。熱媒体は、通路部分１４Ｈから通路部分１４Ｇを通して分岐部に達し、そこから通路部分１４Ｈを通して、再び出口点１４Ａに達する。熱媒体は、暖系回路の逆流により通路部分１４Ｓへ別れない。この熱媒体の流れは、望ましくは通路部分１４Ａに配置される冷系回路ポンプ１７によって駆動される。冷系回路ポンプ１７の位置は、さらにより正確な通路敷設に依存して異なることが可能である。さらに、いくつかのポンプも冷系回路の中で使用することができる。

通路部分１４Ｂの領域では、熱媒体の一部は、通路部分１４Ｊの方向にさらに流れることができ、冷たい熱交換器１２を通って流れることができる。バルブ１５Ｂが少なくとも部分的に開かれる場合、これは可能になる。空調装置の通常のデザインから十分に良く知られているように、純粋な加熱モードにおける除湿をそれ自体が提供することができるように、より小さな副次的な流れが、冷たい熱交換器１２を通るように典型的に導かれる。この副次的な流れは、通路部分１４Ｈから、通路部分１４Ｉからのサブ流れとともに、通路部分１４Ａの中へ戻るように流れる。

外部熱交換器１３を出る場合、熱媒体は、通路部分１４Ｅを通る代わりに、通路部分１４Ｆを、代替的に、または、部分的に通るように方向付けられる場合がある。通路部分１４Ｆにおいて、様々な電気的部品が、熱交換的に接触するように配置されている。電動機１９Ａ、コンバータ１９Ｂ、およびインバータ１９Ｃは、例示として図示されている。通常のケースでは、これらの電気的部品は運転中において廃熱を供給し、それは加熱機能のために再利用することができる。通路部分１４Ｆへ熱媒体を方向づけるように、バルブ１５Ｅは、完全に、または少なくとも部分的に閉じ、バルブ１５Ｆは、完全に、または少なくとも部分的に開く。

暖系回路は、熱媒体コネクタ７Ｃ（熱源への入り口）で通路部分に１４Ｌに接続され、熱媒体コネクタ７Ｄ（熱源からの出口）で通路部分１４Ｍに接続されている。コンデンサ４中の熱源を通って流れる場合、冷媒は熱媒体に熱を転送し、冷める。熱媒体は、通路部分１４Ｎを通して、ヒートポンプモードにおいてバルブが全開であるバルブ１５Ａを通り、暖かい熱交換器１１において熱媒体が熱を放出する間に冷却される通路部分１４Ｐへ通る。さらに、熱媒体は、通路部分１４Ｓの前に、分岐部に達する。この熱媒体の流れは、望ましくは通路部分１４Ｌに配置された暖系回路ポンプ１６によって駆動される。暖系回路ポンプ１６の位置は、さらにより正確な通路敷設に依存して異なることが可能である。さらに、いくつかのポンプは、同様に暖系回路内に使用することができる。さらに、通路部分１４Ｓおよび通路部分１４Ｈの対応する寸法設定で、この時点で流体の混合がほとんど起こらないことは注目されるべきである。

制御装置２３は、多様な設計により提供でき、どの位置に配置されてもよい。それは、例えば、電気自動車の空調の制御装置へ統合され、制御されるべきヒートポンプ装置１のすべての部分（図示されない）に間接的に接続される。これらは、特に、バルブ１５Ａ−１５Ｆ、ポンプ１６、送風機２０、２１、さらに、着霜検出装置２６である。制御装置２３は、少なくとも記憶装置２４、および演算装置２５に関連付けられており、これらにアクセスすることができる。記憶装置２４では、着霜が生じうるシナリオのための多様な特性図、および／または着霜の事態の履歴データを格納することができる。演算装置２５によって、必要に応じて設けられるセンサの異なるセンサデータから、あるいは他の情報から関連パラメータを演算することができる。さらに、そこで、いつでも仮説的な熱媒体混合温度が何度であるかについて計算されても、または推定されてもよく、除霜モードへ切り換える場合、冷系回路の中へ暖系回路から熱媒体が混合される。この演算は、仮説的な混合温度が０℃未満である場合、除霜を早期に開始することを可能とするか、除霜運転を事前に計画することを可能とする。

着霜検出装置２６は、外部熱交換器１３の霜を検知するための手段を含む。変形実施形態によれば、圧力センサが提供される。演算ユニット２５と一緒に、着霜の度合いは、外部熱交換器１３に対する空気側圧力の特性低下から結論付けることができる。着霜状態を検出するための他の手段は、選択的に採用可能に提供され、例えば、ひとつまたはいくつかの温度センサまたはカメラである。自動車産業における着霜状態の検出はそれ自体知られており、ここではさらに詳述されないだろう。

ヒートポンプ運転からスタートして、閉じたバルブ１５Ａ、１５Ｄ、および全開のバルブ１５Ｂ、１５Ｃによって、冷却モードへの切り換えを達成することができることは、完全のために言及されるべきである。

下記に基づくもうひとつのヒートポンプ運転の除霜モードは、より詳細に図示される。基礎的な措置と同様に、いくつかの選択的に採用可能かつ追加的な措置が説明される。それらは、適用に依存して共に、または個々に導入することができる。

外部熱交換器１３の除霜のための基礎的な手段として、バルブ１５Ａが完全に、または少なくとも部分的に閉じ、かつ、バルブ１５Ｃが同様に完全に、または少なくとも部分的に開く。バルブ１５Ａ、１５Ｃは、熱源／熱媒体コネクタ７Ｄ、または、熱吸収源／熱媒体コネクタ７Ｂから多少下流であり、しかし第２熱交換器１１、または、第４熱交換器１３の上流である。この措置により、通路部分１４Ｍの領域の中の暖系回路の中の熱媒体は、もはや通路部分１４Ｎに排他的に流れ込まない。バルブ１５Ａ、１５Ｃの開度に依存して、熱媒体の副次的な流れ、または、熱媒体のすべては、暖系回路から、今まで非活性化されていた通路部分１４Ｒの中に流れ込み、そこからそれは通路部分１４Ｄにおける冷系回路の熱媒体流れの中に混合する。

よって、熱い熱交換器１１による加熱機能は、除霜運転の間、止められるか、または、少なくとも減少される。必要な場合、例えば、ＰＴＣ素子のように追加的な加熱要素が電気自動車において提供されている場合、それらは追加的に、一時的にスイッチをオンにすることができる。

テストは、典型的な構成において、かつ、通常の条件、つまり外部温度が０℃の付近であり、周囲の大気が比較的高い湿気を有する条件の下で、外部熱交換器１３上の通路部分１４Ｄへ到達する熱媒体が、数秒の後に、すでに＞＞０℃の温度を有し、典型的には５〜１０℃を有することを示している。よって、除霜は、ほとんど直ちに開始することができる。そのような場合、除霜は、典型的には、１０秒未満かかり、高々２分であると推定される。

さらに除霜を加速するために、除霜モードにおいて、通路部分１４Ａ、１４Ｂ、および／または１４Ｌ、１４Ｍにおける熱媒体の流量は、完全に、または部分的に減少させられることを求められる。これは、冷水ポンプ１７および／また暖水ポンプ１６の速度を減少させることにより達成される。よって、より高い温度差が、熱源と熱吸収源の間に作り上げられ、平均値がわずかに上昇する。

さらに追加的な措置は、除霜モードにおいて、電気的部品１９Ａ−１９Ｃの廃熱を回収するために、通路部分１４Ｆを解き放つ（これがまだ生じていない場合に）ことである。

さらに追加的な措置は、除霜モードへ切り換えられるとき、または、完全にそれのスイッチをオフにするときに、外部熱交換器１３に設けられた送風機２１の送風機速度を減少させることを含む。加熱モードがさらに維持されるべきかどうかによって、必要ならば外部熱交換器１１に割り当てられた送風機２０を制限するか、完全にスイッチをオフにすることができる。

除霜モードの終わりの直前に、外部熱交換器１３に装着された送風機２１のスイッチがオフにされている場合、そのスイッチを再びオンにするか、または、送風機速度を増加させることが望ましい。よって、除霜モードからの残余の溶解水は、外部熱交換器１３の表面から取り除かれ、再結氷の危険をもたらさない。

１ ヒートポンプ装置
２ 小型冷媒ユニット（主要なヒートポンプ装置）
３ コンプレッサ
４ コンデンサ
５ 膨張弁
６ 冷却器（エバポレータ）
７Ａ−７Ｄ 熱媒体コネクタ
１０ 熱媒体二次系統
１１ 熱い熱交換器
１２ 冷たい熱交換器
１３ 外部熱交換器
１４Ａ−１４Ｓ 通路部分
１５Ａ−１５Ｆ バルブ
１６ 暖系回路ポンプ
１７ 冷系回路ポンプ
１８ リザーバ
１９Ａ−１９Ｃ 電気部品
２１、２１ 送風機
２２ ＨＶＡＣハウジング
２３ 制御装置
２４ 記憶装置
２５ 演算装置
１６ 霜検出装置

Claims (9)

1. 熱源と熱吸収源とを有する主要なヒートポンプ装置（２）と、少なくとも暖系回路（１４Ｌ−１４Ｓ）および冷系回路（１４Ａ−１４Ｈ）を有する流体ベース熱媒体の二次系統（１０）と、
   前記暖系回路（１４Ｌ−１４Ｓ）内に接続可能に配置されており、主要なヒートポンプ装置（２）の熱源と熱交換的な接触にある第１熱交換器（４）、および、加熱される空間と熱交換的な接触にある第２熱交換器（１１）と、
   前記冷系回路（１４Ａ−１４Ｈ）内に接続可能に配置されており、主要なヒートポンプ装置（２）の熱吸収源と熱交換的な接触にある第３熱交換器（６）、および、外部領域と熱交換的な接触にある第４熱交換器（１３）と、
   さらに、
   前記暖系回路（１４Ｌ−１４Ｓ）、および、混合が実行される通路部分（１４Ｄ）が前記第４熱交換器（１３）の上流に位置する前記冷系回路（１４Ａ−１４Ｈ）を互いに連結可能とするバルブ装置（１５Ａ、１５Ｃ）と、
   前記バルブ装置（１５Ａ、１５Ｃ）が、前記熱源が熱交換的な接触にある前記暖系回路の部分からの前記熱媒体を少なくとも部分的に前記冷系回路へ混合すことを可能とし、前記第４熱交換器（１３）の着霜状態に依存して除霜モードへの切り換えを可能とする駆動装置、特に制御装置（２３）とを備え、
   前記第３熱交換器（６）の上流であって、前記第４熱交換器（１３）の下流の前記冷系回路（１４Ａ−１４Ｈ）は、電気的部品（１９Ａ−１９Ｃ）と熱伝達的な接触になることができ、前記制御装置（２３）は、前記除霜モードにおいて、前記冷系回路（１４Ａ−１４Ｈ）が前記電気的部品（１９Ａ−１９Ｃ）と熱伝達的な接触になることができるように構成されていることを特徴とするヒートポンプ装置（１）。
2. 前記第４熱交換器（１３）に割り当てられた送風機（２１）の送風機速度が、前記除霜モードの終わりの前に再び増加されることを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ装置。
3. 熱源と熱吸収源とを有する主要なヒートポンプ装置（２）と、少なくとも暖系回路（１４Ｌ−１４Ｓ）および冷系回路（１４Ａ−１４Ｈ）を有する流体ベース熱媒体の二次系統（１０）と、
   前記暖系回路（１４Ｌ−１４Ｓ）内に接続可能に配置されており、主要なヒートポンプ装置（２）の熱源と熱交換的な接触にある第１熱交換器（４）、および、加熱される空間と熱交換的な接触にある第２熱交換器（１１）と、
   前記冷系回路（１４Ａ−１４Ｈ）内に接続可能に配置されており、主要なヒートポンプ装置（２）の熱吸収源と熱交換的な接触にある第３熱交換器（６）、および、外部領域と熱交換的な接触にある第４熱交換器（１３）と、
   さらに、
   前記暖系回路（１４Ｌ−１４Ｓ）、および、混合が実行される通路部分（１４Ｄ）が前記第４熱交換器（１３）の上流に位置する前記冷系回路（１４Ａ−１４Ｈ）を互いに連結可能とするバルブ装置（１５Ａ、１５Ｃ）と、
   前記バルブ装置（１５Ａ、１５Ｃ）が、前記熱源が熱交換的な接触にある前記暖系回路の部分からの前記熱媒体を少なくとも部分的に前記冷系回路へ混合すことを可能とし、前記第４熱交換器（１３）の着霜状態に依存して除霜モードへの切り換えを可能とする駆動装置、特に制御装置（２３）とを備え、
   前記第４熱交換器（１３）に割り当てられた送風機（２１）の送風機速度が、前記除霜モードの終わりの前に再び増加されることを特徴とするヒートポンプ装置（１）。
4. 前記制御装置（２３）は、前記暖系回路および／または前記冷系回路のポンプ（１６、１７）と連携しており、前記除霜モードにおいて、前記熱源および／または相対的に前記熱吸収源が熱交換的な接触にある前記暖系回路および／または前記冷系回路の前記部分（１４Ｌ、１４Ｍ）、（１４Ａ、１４Ｂ）における前記熱媒体の流量が、少なくとも間欠的に減少するように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のヒートポンプ装置。
5. 前記第４熱交換器（１３）の着霜状態を検出する検出装置（２６）を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のヒートポンプ装置。
6. 前記着霜状態を検出する前記検出装置（２６）は、温度センサ、動的圧力センサ、カメラ、演算ユニット、および、履歴として集められた測定値の記憶装置から選択されたひとつまたは複数のものを備えることを特徴とする請求項５に記載のヒートポンプ装置。
7. 前記二次系統（１０）に提供され、前記暖系回路（１４Ｌ−１４Ｒ）および前記冷系回路（１４Ａ−１４Ｈ）がまだ分離されている時に期待されている、前記除霜モードへ切り換える時に前記暖系回路（１４Ｌ−１４Ｒ）からの前記熱媒体が前記冷系回路（１４Ａ−１４Ｈ）へ混合した場合の仮説の熱媒体混合温度を推定する手段（２５）を備え、
   前記制御装置（２３）は、前記除霜モードへ切り換える時に、仮説の熱媒体混合温度を考慮に入れるように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載のヒートポンプ装置。
8. それぞれの熱交換器（１１、１３）を通して空気を流すための送風機（２０、２１）が、前記第２熱交換器（１１）および前記第４熱交換器（１３）にそれぞれ割り当てられており、
   前記制御装置（２３）は、前記除霜モードにおいて、または前記除霜モードへ切り換えられる場合、前記送風機（２０、２１）の少なくともひとつの送風機速度を減少させるように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載のヒートポンプ装置。
9. 請求項１から請求項８のいずれかに記載のヒートポンプ装置（１）を備え、前記第４熱交換器が外部熱交換器として配置されていることを特徴とする特に電気自動車である自動車。

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