JP2023148745A - 移動体用ヒートポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の蒸発器により複数個所の冷却や冷房が可能で、しかも移動体への搭載性に優れた移動体用ヒートポンプ装置を提供する。
【解決手段】凝縮器５と蒸発器３との間に電動圧縮機１が配置されつつ、凝縮器５、電動圧縮機１及び蒸発器３が一体化されている。圧縮機構２３の吐出口２３ｂは吸入口２３ａよりも凝縮器５の近くに配置され、吸入口２３ａは吐出口２３ｂよりも蒸発器３の近くに配置されている。蒸発器３は第１蒸発器３１と第２蒸発器３２とからなる。第１蒸発器３１の冷媒蒸発圧力は、ハウジング７内に設けられた圧力調整弁７３により調整される。
【選択図】図２

Description

本発明は移動体用ヒートポンプ装置に関する。

特許文献１に従来の車両用ヒートポンプ装置が開示されている。この車両用ヒートポンプ装置は、電動圧縮機と、凝縮器と、蒸発器とを備えている。

電動圧縮機は、筒状に延びるハウジングと、ハウジング内に設けられた圧縮機構及び電動モータとを有する。圧縮機構は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する。電動モータは圧縮機構を作動させる。

凝縮器は、圧縮機構で圧縮された高温高圧の冷媒と加熱用液体と熱交換させる。蒸発器は、加熱用液体と熱交換されるとともに減圧されて低温低圧となった冷媒と冷却用液体とを熱交換させる。凝縮器で加熱された加熱用液体によって車室内の暖房等を行うとともに、蒸発器で冷却された冷却用液体によって車室内の冷房等を行うことができる。

この車両用ヒートポンプ装置は、電動圧縮機のハウジングに対して、蒸発器が軸方向で一体とされるとともに、凝縮器が径方向で一体とされている。

特開２０１４－２８６０６号公報

ところで、移動体にはヒートポンプ装置以外にも種々の機器が搭載されることから、ヒートポンプ装置を搭載するためのスペースを十分に確保することが難しい。そこで、このように搭載スペースが限られる場合であっても、ヒートポンプ装置は、移動体に容易に搭載し得ることが求められる。

他方、電気自動車等の電池搭載車両においては、車室内を冷房するとともに、車載電池を冷却することが求められる。この場合、車室内冷房用の蒸発器と、電池冷却用の蒸発器とが必要になる。このため、蒸発器が増える分だけ装置全体が大型化し、移動体への搭載性が悪化してしまう。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、複数の蒸発器により複数個所の冷却や冷房が可能で、しかも移動体への搭載性に優れた移動体用ヒートポンプ装置を提供することを解決すべき課題としている。

本発明の移動体用ヒートポンプ装置は、ハウジングと、前記ハウジング内に設けられて冷媒を吸入する吸入口と、前記ハウジング内に設けられて冷媒を吐出する吐出口と、前記ハウジング内に設けられ、前記吸入口から吸入した冷媒を圧縮して前記吐出口から吐出させる圧縮機構と、前記ハウジング内に設けられて前記圧縮機構を作動させる電動モータとを有する電動圧縮機と、
冷媒と加熱用液体とで熱交換を行う凝縮器と、
冷媒と第１冷却用液体とで熱交換を行う第１蒸発器と、冷媒と第２冷却用液体とで熱交換を行う第２蒸発器と、
前記第１蒸発器の冷媒蒸発圧力を調整する圧力調整弁とを備え、
前記凝縮器と前記第１蒸発器との間に前記電動圧縮機が配置されつつ、前記凝縮器、前記電動圧縮機及び前記第１蒸発器が一体化され、
前記吐出口は前記吸入口よりも前記凝縮器の近くに配置され、前記吸入口は前記吐出口よりも前記第１蒸発器の近くに配置され、
前記凝縮器は、前記吐出口から吐出された冷媒を流入させる凝縮用流入口と、前記蒸発器に向けて冷媒を流出させる凝縮用流出口とを有し、
前記第１蒸発器は、前記凝縮用流出口から流出した冷媒を流入させる第１蒸発用流入口と、前記吸入口に向けて冷媒を流出させる第１蒸発用流出口とを有し、
前記第２蒸発器は、前記凝縮用流出口から流出した冷媒を流入させる第２蒸発用流入口と、前記吸入口に向けて冷媒を流出させる第２蒸発用流出口とを有し、
前記凝縮用流出口と前記第１蒸発用流入口とを接続する第１循環流路から分岐する第２循環流路が前記第２蒸発用流入口に接続され、
前記第１蒸発用流出口と前記吸入口とを接続する第１吸入流路に合流する第２吸入流路が前記第２蒸発用流出口に接続され、
前記圧力調整弁は、前記第１吸入流路における前記第２吸入流路との合流部よりも冷媒の流れ方向の上流側に配置されていることを特徴とする。

本発明の移動体用ヒートポンプ装置は、電動圧縮機と、凝縮器と、第１蒸発器及び第２蒸発器とを備える。そして、凝縮器と第１蒸発器との間に電動圧縮機が配置されており、凝縮器、電動圧縮機及び第１蒸発器がこの順で並んで一体化されている。

そして、本発明の移動体用ヒートポンプ装置では、吐出口が吸入口よりも凝縮器の近くに配置されており、吸入口が吐出口よりも第１蒸発器の近くに配置されている。このため、例えば、吐出口が吸入口よりも凝縮器から遠くに配置されている場合に比べて、このヒートポンプ装置では、吐出口から吐出された冷媒が凝縮器の凝縮用流入口に至るまでの距離を短くすることができる。同様に、第１蒸発器の第１蒸発用流出口から流出した冷媒が吸入口に至るまでの距離も短くすることができる。これにより、このヒートポンプ装置では全体としての大型化を抑制できる。

第２蒸発器については、本発明の移動体用ヒートポンプ装置が搭載される移動体における搭載スペースに応じて設置部位を適宜選定することができる。

また、本発明の移動体用ヒートポンプ装置は、複数の蒸発器を有するため、例えば第１蒸発器で冷却された第１冷却用液体により移動体に搭載された電池や電気部品等の搭載部品を冷却することができるとともに、第２蒸発器で冷却された第２冷却用液体により移動体の室内を冷房することができる。

特に、本発明の移動体用ヒートポンプ装置では、圧力調整弁により第１蒸発器の冷媒蒸発圧力（温度）を高めることで、第１蒸発器における冷凍能力を下げることができる。このため、第１蒸発器と第２蒸発器とで、冷凍能力を容易に異ならせることが可能になる。

したがって、本発明の移動体用ヒートポンプ装置は、複数の蒸発器により複数個所の冷却や冷房が可能で、しかも移動体への搭載性に優れる。

第１循環流路には、第２循環流路との分岐部よりも冷媒の流れ方向の上流側に位置する気液分離器と、分岐部よりも冷媒の流れ方向の下流側に位置する第１膨張弁とが設けられ、第２循環流路には第２膨張弁が設けられていることが好ましい。

この場合、凝縮器から流出した冷媒は気液分離器へ送られる。気液分離器は、冷媒の気液を分離し、分離した液相冷媒の一部を下流側に流出させ、残余の液相冷媒を余剰冷媒として蓄える。気液分離器から流出した液相冷媒の一部は第１循環流路の第１膨張弁に送られる。第１膨張弁は液相冷媒を減圧するとともに、下流側の第１蒸発器へ送る冷媒の流量を調整する。一方、気液分離器から流出した冷媒の残部は第２循環流路の第２膨張弁に送られる。第２膨張弁は液相冷媒を減圧するとともに、下流側の第２蒸発器に送る冷媒の流量を調整する。

こうして第１蒸発器及び第２蒸発器のそれぞれに対して、適正圧力に調整された冷媒を適正量だけ供給することができる。

第１蒸発器は、複数枚の熱交換プレートと、各熱交換プレートを間に挟み、冷媒を流通させる冷媒流通路と第１冷却用液体を流通させる第１冷却用液体流通路とを各熱交換プレートに形成する複数枚のスペーサと、交互に積層された各熱交換プレート及び各スペーサをハウジングに対して締結する締結部材とを有していることが好ましい。

この場合、締結部材により、交互に積層された熱交換プレート及びスペーサ同士を締結するとともに、これらの熱交換プレート及びスペーサをハウジングに対して締結することができる。また、熱交換プレートとスペーサとをろう付けする必要がない。このため、製造工程の簡略化と製造コストの低廉化に貢献し得る。

第２蒸発器は第１蒸発器と一体化されていることが好ましい。この場合、第２蒸発器が第１蒸発器とともに移動体用ヒートポンプ装置と一体となり、移動体への搭載性が向上する。

電動モータは、圧縮機構と第１蒸発器との間に配置されていることが好ましい。この場合、第１蒸発器内の低温冷媒によって電動モータを冷却することで、電動モータの耐久性を向上させ得る。

第１循環流路は、ハウジングに貫設されていることが好ましい。この場合、第１循環流路を移動体用ヒートポンプ装置と一体とすることができ、移動体への搭載性が向上する。

本発明の移動体用ヒートポンプ装置は、複数の蒸発器により複数個所の冷却や冷房が可能で、しかも移動体への搭載性に優れる。

図１は、実施例の移動体用ヒートポンプ装置の正面図である。 図２は、実施例の移動体用ヒートポンプ装置の回路図である 図３は、実施例の移動体用ヒートポンプ装置に用いたプレート式熱交換器を模式的に示す分解斜視図である。 図４は、実施例の移動体用ヒートポンプ装置に用いたプレート式熱交換器の熱交換プレートの平面図である。 図５は、実施例の移動体用ヒートポンプ装置に用いたプレート式熱交換器のスペーサの平面図である。 図６は、実施例の移動体用ヒートポンプ装置に用いたプレート式熱交換器の一部を示す部分拡大断面図である。

以下、本発明を具体化した実施例を図面を参照しつつ説明する。実施例の移動体用ヒートポンプ装置１０は、電気自動車等の電池搭載車両に搭載される。電池搭載車両は移動体に相当する。

図１及び図２に示すように、移動体用ヒートポンプ装置１０は、電動圧縮機１と、蒸発器３と、凝縮器５とを備えている。

電動圧縮機１は、軸方向Ｄ１に筒状に延びるハウジング７を有している。以下の説明では、図１等に矢印で示すように、ハウジング７の軸方向Ｄ１の一方をＤ１Ａとし、ハウジング７の軸方向Ｄ１の他方をＤ１Ｂとする。

ハウジング７は、Ｄ１Ａ側に配置されたモータハウジング１１と、Ｄ１Ｂ側に配置されたコンプレッサハウジング１３とからなる。モータハウジング１１のＤ１Ａ側に冷却側ハウジング９が配置されている。コンプレッサハウジング１３のＤ１Ｂ側には、加熱側ハウジング１５と、レシーバハウジング１７とが配置されている。冷却側ハウジング９、モータハウジング１１、コンプレッサハウジング１３、加熱側ハウジング１５及びレシーバハウジング１７は、隣接するハウジング同士が図示しないボルトで締結されて、一体化されている。

さらに、冷却側ハウジング９のＤ１Ａ側に蒸発器３が配置され、レシーバハウジング１７のＤ１Ｂ側に凝縮器５が配置されている。すなわち、Ｄ１ＡからＤ１Ｂに向かって順に、蒸発器３、冷却側ハウジング９、モータハウジング１１、コンプレッサハウジング１３、加熱側ハウジング１５、レシーバハウジング１７、凝縮器５が軸方向Ｄ１に並んでいる。これにより、蒸発器３と凝縮器５との間に電動圧縮機１が配置されつつ、蒸発器３、電動圧縮機１及び凝縮器５が一体化されている。

電動圧縮機１は、冷却側ハウジング９内に収容されたインバータ回路１９と、モータハウジング１１内に収容された電動モータ２１と、コンプレッサハウジング１３内に収容された圧縮機構２３とを有している。

インバータ回路１９は、電池搭載車両に搭載された図示しないバッテリ電源に接続されている。インバータ回路１９は、電動モータ２１を駆動制御する。電動モータ２１は圧縮機構２３を作動させる。

圧縮機構２３は、図２に示すように、冷却側ハウジング９側に位置する吸入口２３ａと、加熱側ハウジング１５側に位置する吐出口２３ｂとを有する。すなわち、ハウジング７内においては、Ｄ１Ａ側が吸入側となり、Ｄ１Ｂ側が吐出側となる。これにより、吐出口２３ｂは吸入口２３ａよりも凝縮器５の近くに配置され、吸入口２３ａは吐出口２３ｂよりも蒸発器３の近くに配置される。

圧縮機構２３は、容積を縮小する圧縮室を有するスクロール式圧縮機構である。圧縮機構２３は、吸入口２３ａから冷媒を吸入して圧縮し、吐出口２３ｂから吐出する。

冷却側ハウジング９内には、第１膨張弁２７と第２膨張弁２９とが設けられている。

冷却側ハウジング９には、第１冷却用クーラントＬｃ１が流入する第１冷却用液体流入口９１ａと、第１冷却用クーラントＬｃ１が流出する第１冷却用液体流出口９１ｂとが形成されている。第１冷却用クーラントＬｃ１が第１冷却用液体に相当する。第１冷却用液体流入口９１ａ及び第１冷却用液体流出口９１ｂは、図示しない配管を介して外部と連通している。

冷却側ハウジング９には、第２冷却用クーラントＬｃ２が流入する第２冷却用液体流入口９２ａと、第２冷却用クーラントＬｃ２が流出する第２冷却用液体流出口９２ｂとが形成されている。第２冷却用クーラントＬｃ２が第２冷却用液体に相当する。第２冷却用液体流入口９２ａ及び第２冷却用液体流出口９２ｂは、図示しない配管を介して外部と連通している。

冷却側ハウジング９には、第１冷却用液体流入口９１ａと後述する第１冷却用液体入口３１ａとを連通させる第１冷却用液体流入路９３と、後述する第１冷却用液体出口３１ｂと第１冷却用液体流出口９１ｂとを連通させる第１冷却用液体流出路９４とが形成されている。

冷却側ハウジング９には、第２冷却用液体流入口９２ａと後述する第２冷却用液体入口３２ａとを連通させる第２冷却用液体流入路９５と、後述する第２冷却用液体出口３２ｂと第２冷却用液体流出口９２ｂとを連通させる第２冷却用液体流出路９６とが形成されている。

蒸発器３はプレート式熱交換器で構成されている。蒸発器３は、第１蒸発器３１と、第２蒸発器３２とからなる。第１蒸発器３１と第２蒸発器３２とは一体化されている。すなわち、第１蒸発器３１と第２蒸発器３２とは、プレート式熱交換器内で一体的に設けられており、上下２段となって並列している。

図３～図６に示すように、蒸発器３は、複数枚の熱交換プレート８０と、複数枚のスペーサ８３と、一対のエンドプレート８４、８５と、９本のボルト８６とからなる。各熱交換プレート８０、各スペーサ８３及び各エンドプレート８４、８５は冷却側ハウジング９と外周が一致している。すなわち、蒸発器３と冷却側ハウジング９とは外周が一致している。なお、図６は図１におけるＰ部分を拡大した断面図である。

図４に示すように、熱交換プレート８０は、アルミニウム合金製又はステンレス製で、略正方形の板状体よりなる。熱交換プレート８０には、上下２段の第１凹凸部８１と第２凹凸部８２とが区画されている。すなわち、熱交換プレート８０の上部中央の第１領域８１ａに第１凹凸部８１が形成され、下部中央の第２領域８２ａに第２凹凸部８２が形成されている。第１凹凸部８１及び第２凹凸部８２は同一幅で平行に整列している。第１領域８１ａ内における第１凹凸部８１の部分に第１蒸発器３１が形成され、第２領域８２ａ内における第２凹凸部８２の部分に第２蒸発器３２が形成される。

熱交換プレート８０の第１領域８１ａ内において、第１凹凸部８１周りに第１開口８１ｂ、第２開口８１ｃ、第３開口８１ｄ、第４開口８１ｅが貫設されている。同様に、熱交換プレート８２の第２領域内８２ａ内において、第２凹凸部８２周りにも第１開口８２ｂ、第２開口８２ｃ、第３開口８２ｄ、第４開口８２ｅが貫設されている。第１開口８１ｂ～第４開口８１ｅ及び第１開口８２ｂ～第４開口８２ｅは全て同一径の円孔である。

図５に示すように、各スペーサ８３は、熱交換プレート８０を間に挟む板状をなしている。図６に示すように、各スペーサ８３は、板状をなすステンレス製のスペーサ本体８３Ｂと、スペーサ本体８３Ｂの両面に形成されたゴム製のシール層８３Ｓ、８３Ｓとからなる。スペーサ本体８３Ｂの両面にシール層８３Ｓ、８３Ｓを有するスペーサ８３によれば、スペーサ８３と交互に積層されて締結される熱交換プレート８０との間でシール性を確保することができる。

各スペーサ８３は、熱交換プレート８０と外周が一致する枠部８３ａと、枠部８３ａ内に形成された第１連通口８３ｂ及び第２連通口８３ｃと、第１連通口８３ｂ及び第２連通口８３ｃの間を仕切る仕切り部８３ｄとを有する。この仕切り部８３ｄ及び枠部８３ａにより、熱交換プレート８０を第１領域８１ａと第２領域８２ａとに液密的に区画する。

各スペーサ８３は、熱交換プレート８０の第１領域８１ａにおいて、第１凹凸部８１周りの第１開口８１ｂ～第４開口８１ｅのうちの二つと第１凹凸部８１とにより、第１凹凸部８１に冷媒を流通させる後述する第１低温冷媒流通路３４と、第１凹凸部８１に後述する第１冷却用液体流通路３３とを、熱交換プレート８０に対して選択的に形成する。

同様に、各スペーサ８３は、熱交換プレート８０の第２領域８２ａにおいて、第２凹凸部８２周りの第１開口８２ｂ～第４開口８２ｅのうちの二つと第２凹凸部８２とにより、第２凹凸部８２に冷媒を流通させる後述する第２低温冷媒流通路３６と、第２凹凸部８２に後述する第２冷却用液体流通路３５とを、熱交換プレート８０に対して選択的に形成する。

各熱交換プレート８０、各スペーサ８３及び各エンドプレート８４、８５の四隅と、各辺近傍の中央と、中心とには、計９個のボルト穴８０ｆ、８３ｆ、８４ｆ、８５ｆが貫設されている。各ボルト穴８０ｆ、８３ｆ、８４ｆ、８５ｆは全て同一径の円孔であり、整合しつつ軸方向Ｄ１に並んでいる。冷却側ハウジング９には雌ねじ９ａが凹設され、各ボルト穴８０ｆ、８３ｆ、８４ｆ、８５ｆは冷却側ハウジング９の雌ねじ９ａと整合している。

図３に示すように、蒸発器３は、スペーサ８３、熱交換プレート８０、スペーサ８３、熱交換プレート８０、…、スペーサ８３というように、スペーサ８３と熱交換プレート８０とが交互に積層される。この際、スペーサ８３及び熱交換プレート８０は交互に反転される。

一対のエンドプレート８４、８５が各熱交換プレート８０及び各スペーサ８３を挟持する。そして、９本のボルト８６がボルト穴８０ｆ、８３ｆ、８４ｆ、８５ｆを挿通し、冷却側ハウジング９の雌ねじ９ａに螺合される。

こうして、蒸発器３は、エンドプレート８４、各熱交換プレート８０、各スペーサ８３及びエンドプレート８５を冷却側ハウジング９にボルト８６で締結することで、ハウジング７に対してＤ１Ａ側に一体化される。各ボルト８６が締結部材に相当する。

第１蒸発器３１は、第１冷却用クーラントＬｃ１を第１蒸発器３１に流入させる第１冷却用液体入口３１ａと、第１冷却用クーラントＬｃ１を第１蒸発器３１から流出させる第１冷却用液体出口３１ｂとを有している。第１蒸発器３１内には、第１冷却用クーラントＬｃ１を流通させる第１冷却用液体流通路３３が形成されている。第１冷却用液体流通路３３は、第１冷却用液体入口３１ａと第１冷却用液体出口３１ｂとを連通している。

第１蒸発器３１には、凝縮器５の後述する凝縮用流出口５ｄから流出された冷媒を流入させる第１蒸発用流入口３１ｃと、圧縮機構２３の吸入口２３ａに向けて冷媒を流出させる第１蒸発用流出口３１ｄとが形成されている。また、第１蒸発器３１には、凝縮器５で冷却されるとともに第１膨張弁２７で減圧されて低温になった冷媒を流通させる第１低温冷媒流通路３４が形成されている。第１低温冷媒流通路３４は、第１蒸発用入口３１ｃと第１蒸発用流出口３１ｄとを連通している。

第２蒸発器３２は、第２冷却用クーラントＬｃ２を第２蒸発器３２に流入させる第２冷却用液体入口３２ａと、第２冷却用クーラントＬｃ２を第２蒸発器３２から流出させる第２冷却用液体出口３２ｂとを有している。第２蒸発器３２内には、第２冷却用クーラントＬｃ２を流通させる第２冷却用液体流通路３５が形成されている。第２冷却用液体流通路３５は、第２冷却用液体入口３２ａと第２冷却用液体出口３２ｂとを連通している。

第２蒸発器３２には、凝縮器５の後述する凝縮用出口５ｄから流出された冷媒を流入させる第２蒸発用流入口３２ｃと、圧縮機構２３の吸入口２３ａに向けて冷媒を流出させる第２蒸発用流出口３２ｄとが形成されている。また、第２蒸発器３２には、凝縮器５で冷却されるとともに第２膨張弁２９で減圧されて低温になった冷媒を流通させる第２低温冷媒流通路３６が形成されている。第２低温冷媒流通路３６は、第２蒸発用入口３２ｃと第２蒸発用流出口３２ｄとを連通している。

加熱側ハウジング１５には、加熱用クーラントＬｈが流入する加熱用液体流入口１５ａと、加熱用クーラントＬｈが流出する加熱用液体流出口１５ｂとが形成されている。加熱用クーラントＬｈが加熱用液体に相当する。加熱用液体流入口１５ａ及び加熱用液体流出口１５ｂは、図示しない配管を介して外部と連通している。

レシーバハウジング１７内にはレシーバ２５が収容されている。レシーバ２５は、凝縮器５からの冷媒を気液分離して、液相冷媒を蒸発器３側に送るとともに、余剰の液相冷媒を蓄える。レシーバは気液分離器に相当する。

加熱側ハウジング１５及びレシーバハウジング１７には、加熱用液体流入口１５ａと後述する加熱用液体入口５ａとを連通させる加熱用液体流入路４１と、後述する加熱用液体出口５ｂと加熱用液体流出口１５ｂとを連通させる加熱用液体流出路４３とが形成されている。

コンプレッサハウジング１３、加熱側ハウジング１５及びレシーバハウジング１７には、圧縮機構２３の吐出口２３ｂと、凝縮器５の後述する凝縮用流入口５ｃとを連通させる吐出流路７５が形成されている。

凝縮器５は、蒸発器３と同様、プレート式熱交換器で構成されている。凝縮器５における熱交換プレートには一つの凹凸部が形成されるとともに、この凹凸部周りに第１～第４開口が貫設されている。各スペーサは、熱交換プレートの第１～４開口のうちの二つと凹凸部とにより、凹凸部に冷媒を流通させる後述する高温冷媒流通路５３と、凹凸部に後述する加熱用液体流通路５１とを、熱交換プレートに対して選択的に形成する。

凝縮器５における一対のエンドプレート、各熱交換プレート及び各スペーサには、４隅にそれぞれが整合するボルト穴が貫設されている。レシーバハウジング１７には、冷却側ハウジング９と同様、これらのボルト穴に整合する雌ねじが凹設されている。

凝縮器５は、一対のエンドプレート、各熱交換プレート及び各スペーサをレシーバハウジング１７にボルト８６で締結することで、ハウジング７に対してＤ１Ｂ側に一体化される。凝縮器５と、レシーバハウジング１７と、加熱側ハウジング１５とは外周が一致している。

凝縮器５は、加熱用クーラントＬｈを凝縮器５に流入させる加熱用液体入口５ａと、加熱用クーラントＬｈを凝縮器５から流出させる加熱用液体出口５ｂとを有している。凝縮器５内には、加熱用クーラントＬｈを流通させる加熱用液体流通路５１が形成されている。加熱用液体流通路５１は、加熱用液体入口５ａと加熱用液体出口５ｂとを連通している。

凝縮器５には、圧縮機構２３の吐出口２３ｂから吐出された冷媒を流入させる凝縮用流入口５ｃと、蒸発器３に向けて冷媒を流出させる凝縮用流出口５ｄとが形成されている。また、凝縮器５には、圧縮機構１５で圧縮されて高温になった冷媒を流通させる高温冷媒流通路５３が形成されている。高温冷媒流通路５３は、凝縮用流入口５ｃと凝縮用流出口５ｄとを連通している。

レシーバハウジング１７、加熱側ハウジング１５、コンプレッサハウジング１３、モータハウジング１１及び冷却側ハウジング９には、これらのハウジングを貫通する第１循環流路６１が形成されている。すなわち、第１循環流路６１は、加熱側ハウジング１５、コンプレッサハウジング１３、モータハウジング１１及び冷却側ハウジング９に貫設されている。第１循環流路６１は、凝縮器５の凝縮用流出口５ｄと、蒸発器３における第１蒸発器３１の第１蒸発用流入口３１ｃとを連通している。

モータハウジング１１及び冷却側ハウジング９には、第２循環流路６３が形成されている。第２循環流路６３は、モータハウジング１１内にある第１循環流路６１の分岐部６５と、蒸発器３における第２蒸発器３２の第２蒸発用流入口３２ｃとを連通している。

第１循環流路６１には、レシーバ２５と、第１膨張弁２７とが設けられている。レシーバ２５は、凝縮用流出口５ｄと分岐部６５との間に配置されている。言い換えれば、レシーバ２５は、第１循環流路６１における第２循環流路６３との分岐部６５よりも冷媒の流れ方向の上流側に位置している。第１膨張弁２７は、分岐部６５と第１蒸発用流入口３１ｃとの間に配置されている。言い換えれば、第１膨張弁２７は、第１循環流路６１における第２循環流路６３との分岐部６５よりも冷媒の流れ方向の下流側に位置している。第１膨張弁２７は、第１蒸発器３１に送られる冷媒の圧力と流量を適切に調整する。

第２循環流路６３には第２膨張弁２９が設けられている。第２膨張弁２９は、第２蒸発器３１に送られる冷媒の圧力と流量を適切に調整する。

冷却側ハウジング９、モータハウジング１１及びコンプレッサハウジング１３には、第１吸入流路６７が形成されている。第１吸入流路６７は、蒸発器３における第１蒸発器３１の第１蒸発用流出口３１ｄと、圧縮機構２３の吸入口２３ａとを連通している。

冷却側ハウジング９、モータハウジング１１及びコンプレッサハウジング１３には、第２吸入流路６９が形成されている。第２吸入流路６９は、蒸発器３における第２蒸発器３２の第２蒸発用流出口３２ｄと、コンプレッサハウジング１３内にある第１吸入流路６７との合流部７１とを連通している。

モータハウジング１１内において、第１吸入流路６７には圧力調整弁７３が設けられている。圧力調整弁７３は、第１吸入流路６７における第２吸入流路６９との合流部７１よりも冷媒の流れ方向の上流側に配置されている。圧力調整弁７３は、第１蒸発器３１の冷媒蒸発圧力（温度）を調整し、これにより第１蒸発器３１における冷凍能力を調整する。

以上のように構成された移動体用ヒートポンプ装置１０では、電動圧縮機１は、電動モータ２１が圧縮機構２３を作動し、圧縮機構２３が圧縮室によって冷媒を吸入、圧縮して吐出する。凝縮器５は、電動圧縮機１と冷媒の下流側で接続され、冷媒と加熱用クーラントＬｈにより熱交換を行う。蒸発器３は、電動圧縮機１と冷媒の上流側で接続され、冷媒と第１冷却用クーラントＬｃ１及び第２冷却用クーラントＬｃ２とにより熱交換を行う。

この際、凝縮器５の凝縮用流出口５ｄから流出した冷媒は、レシーバ２５で気液が分離される。レシーバ２５から流出した冷媒の一部は、第１循環流路６１を通り、分岐部６５を通過して第１膨張弁２７に至り、第１膨張弁２７で減圧された後、蒸発器３における第１蒸発用入口３１ｃから第１蒸発器３１に流入する。レシーバ２５から流出した冷媒の残部は、第１循環流路６１を通り、分岐部６５で第２循環流路６３に分岐して第２膨張弁２９に至り、第２膨張弁２９で減圧された後、蒸発器３における第２蒸発用入口３２ｃから第２蒸発器３２に流入する。

蒸発器３における第１蒸発器３１内では、第１低温冷媒流通路３４内を流通する低温冷媒と、第１冷却用液体流通路３３内を流通する第１冷却用クーラントＬｃ１とが熱交換する。特に、第１蒸発器３１においては、圧力調整弁７３の調整により冷媒蒸発温度を高めることで、第１蒸発器３１の冷凍能力を第２蒸発器３２の冷凍能力よりも下げることができる。第１蒸発器３１で冷却された第１冷却用クーラントＬｃ１は、例えば車載電池の冷却に利用することができる。

蒸発器３における第２蒸発器３２内では、第２低温冷媒流通路３６内を流通する低温冷媒と、第２冷却用液体流通路３５内を流通する第２冷却用クーラントＬｃ２とが熱交換される。第２蒸発器３２で冷却された第２冷却用クーラントＬｃ２は、例えば車室内の冷房に利用することができる。

凝縮器５内では、高温冷媒流通路５３内を流通する高温冷媒と、加熱用液体流通路５１内を流通する加熱用クーラントＬｈとが熱交換される。凝縮器５で加熱された加熱用クーラントＬｈは、例えば車室内の暖房に利用することができる。

この移動体用ヒートポンプ装置１０は、電動圧縮機１のハウジング７に対して、軸方向Ｄ１のＤ１Ｂ側に凝縮器５が一体化されており、かつ、軸方向Ｄ１のＤ１Ａ側に蒸発器３が一体化されている。これらの一体化物においては、ハウジング７の径方向に大型化していない。

ヒートポンプ装置等を車両に搭載する場合、水平方向の搭載スペースよりも鉛直方向の搭載スペースの方が制約を受けやすい。この点、この移動体用ヒートポンプ装置１０は、径方向に大型化していないので、電池搭載車両において搭載スペースの制約を受けにくく、ハウジング７の軸方向Ｄ１を水平方向等とすることにより、車両への搭載性が優れる。

また、吐出口２３ｂ及び凝縮器５が共にハウジング７のＤ１Ｂ側に配置されることにより、吐出口２３ｂは、吸入口２３ａよりも軸方向Ｄ１で凝縮器５の近くに配置されている。このため、例えば、圧縮機構２３において、吸入口２３ａがＤ１Ｂ側に設けられるとともに吐出口２３ｂがＤ１Ａ側に設けられることにより、吐出口２３ｂが吸入口２３ａよりも軸方向Ｄ１で凝縮器５から遠くに配置される構成に比べて、このヒートポンプ装置１０では、吐出通路７５を短くすることが可能となっている。

また、吸入口２３ａ及び蒸発器３が共にハウジング７のＤ１Ａ側に配置されることにより、吸入口２３ａが吐出口２３ｂよりも蒸発器３の近くに配置されている。このため、第１吸入通路６７及び第２吸入通路６９も短くすることが可能となっている。これらにより、このヒートポンプ装置では全体としての大型化が抑制されている。

特に、この移動体用ヒートポンプ装置１０では、蒸発器３内に第１蒸発器３１と第２蒸発器３２とが一体的に設けられている。このため、第２蒸発器３２と第１蒸発器３１とが別体として設けられている場合と比較して、車両への搭載性がより向上する。

また、第１膨張弁２７、第２膨張弁２９及び圧力調整弁７３がいずれも移動体用ヒートポンプ装置１０内に設けられている。

したがって、この移動体用ヒートポンプ装置１０は、複数の蒸発器用により複数個所の冷却や冷房が可能で、しかも移動体への搭載性に優れる。

また、蒸発器３及び凝縮器５がともにプレート式熱交換器で構成されており、しかも蒸発器３及び凝縮器５は、各熱交換プレート８０及び各スペーサ８３を積層状態で締結するボルト８６によってハウジング７に対して軸方向Ｄ１に一体化されている。このため、製造工程の簡略化と製造コストの低廉化に貢献し得る。

電動モータ２１が圧縮機構２３と蒸発器３との間に配置されているため、蒸発器３内の低温冷媒によって電動モータ２１を冷却することで、電動モータ２１の耐久性を向上させ得る。

凝縮器５と蒸発器３とを接続する第１循環流路６１及び第２循環流路６３、蒸発器３と圧縮機構２３とを接続する第１吸入流路６７及び第２吸入流路６９、並びに圧縮機構２３と凝縮器５を接続する吐出流路７５がいずれも移動体ヒートポンプ装置１０内に設けられている。このため、これらの流路を装置外に設ける場合と比較して、車両への搭載性が向上する。

加熱用液体入口５ａ、加熱用液体出口５ｂ、第１冷却用液体入口３１ａ、第１冷却用液体出口３１ｂ、第２冷却用液体入口３２ａ及び第２冷却用液体出口３２ｂが移動体用ヒートポンプ装置１０内に設けられていることで、移動体への搭載性が向上する。

以上において、本発明を実施例に即して説明したが、本発明は上記実施例に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。

実施例では、蒸発器３において第１蒸発器３１と第２蒸発器３２とを一体的に設けているが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、第１蒸発器３１とは別体としての第２蒸発器３２を移動体用ヒートポンプ装置１０に一体化させてもよい。また、第２蒸発器３２自体を独立させて、移動体ヒートポンプ装置１０とは別に設けてもよい。

実施例では、蒸発器３及び凝縮器５をプレート式熱交換器で構成したが、これ以外の熱交換器としてもよい。

加熱用液体入口５ａ、加熱用液体出口５ｂ、第１冷却用液体入口３１ａ、第１冷却用液体出口３１ｂ、第２冷却用液体入口３２ａ及び第２冷却用液体出口３２ｂはハウジング７に設けてもよい。また、加熱用液体流入口１５ａ及び加熱用液体流出口１５ｂは凝縮器５に設けてもよいし、第１冷却用液体流入口９１ａ、第１冷却用液体流出口９１ｂ、第２冷却用液体流入口９２ａ及び第２冷却用液体流出口９２ｂは蒸発器３に設けてもよい。

電動圧縮機１のハウジング７として、モータハウジング１１とコンプレッサハウジング１３とを一体化させてもよい。さらに、冷却側ハウジング９、加熱側ハウジング１５及びレシーバハウジング１７についてもハウジング７と一体化させてもよい。

移動体用ヒートポンプ装置１０内における圧力調整弁７３の設置箇所は適宜変更可能であり、例えばコンプレッサハウジング１３内に設けてもよい。

移動体用ヒートポンプ装置１０内におけるレシーバ２５、第１膨張弁２７及び第２膨張弁２９の設置箇所は適宜変更可能であり、例えばこれらをハウジング７に設けてもよい。また、レシーバと膨張弁の代わりにアキュムレータと固定絞りを採用してもよい。

本発明は、電動車両等の移動体における空調及びシステム加熱冷却装置等に利用可能である。

１…電動圧縮機
３…蒸発器
５…凝縮器
７…ハウジング
１０…移動体用ヒートポンプ装置
２１…電動モータ
２３…圧縮機構
２３ａ…吸入口
２３ｂ…吐出口
２５…レシーバ（気液分離器）
２７…第１膨張弁
２９…第２膨張弁
３１…第１蒸発器
３１ａ…第１冷却用液体入口
３１ｂ…第１冷却用液体出口
３１ｃ…第１蒸発用流入口
３１ｄ…第１蒸発用流出口
３２…第２蒸発器
３２ａ…第２冷却用液体入口
３２ｂ…第２冷却用液体出口
３２ｃ…第２蒸発用流入口
３２ｄ…第２蒸発用流出口
３３…第１冷却用液体流通路
３４…第１低温冷媒流通路（冷媒流通路）
３５…第２冷却用液体流通路
３６…第２低温冷媒流通路（冷媒流通路）
６１…第１循環流路
６３…第２循環流路
６５…分岐部
６７…第１吸入流路
６９…第２吸入流路
７１…合流部
７３…圧力調整弁
８０…熱交換プレート
８３…スペーサ
８６…ボルト（締結部材）

Claims (6)

1. ハウジングと、前記ハウジング内に設けられて冷媒を吸入する吸入口と、前記ハウジング内に設けられて冷媒を吐出する吐出口と、前記ハウジング内に設けられ、前記吸入口から吸入した冷媒を圧縮して前記吐出口から吐出させる圧縮機構と、前記ハウジング内に設けられて前記圧縮機構を作動させる電動モータとを有する電動圧縮機と、
   冷媒と加熱用液体とで熱交換を行う凝縮器と、
   冷媒と第１冷却用液体とで熱交換を行う第１蒸発器と、冷媒と第２冷却用液体とで熱交換を行う第２蒸発器と、
   前記第１蒸発器の冷媒蒸発圧力を調整する圧力調整弁とを備え、
   前記凝縮器と前記第１蒸発器との間に前記電動圧縮機が配置されつつ、前記凝縮器、前記電動圧縮機及び前記第１蒸発器が一体化され、
   前記吐出口は前記吸入口よりも前記凝縮器の近くに配置され、前記吸入口は前記吐出口よりも前記第１蒸発器の近くに配置され、
   前記凝縮器は、前記吐出口から吐出された冷媒を流入させる凝縮用流入口と、前記蒸発器に向けて冷媒を流出させる凝縮用流出口とを有し、
   前記第１蒸発器は、前記凝縮用流出口から流出した冷媒を流入させる第１蒸発用流入口と、前記吸入口に向けて冷媒を流出させる第１蒸発用流出口とを有し、
   前記第２蒸発器は、前記凝縮用流出口から流出した冷媒を流入させる第２蒸発用流入口と、前記吸入口に向けて冷媒を流出させる第２蒸発用流出口とを有し、
   前記凝縮用流出口と前記第１蒸発用流入口とを接続する第１循環流路から分岐する第２循環流路が前記第２蒸発用流入口に接続され、
   前記第１蒸発用流出口と前記吸入口とを接続する第１吸入流路に合流する第２吸入流路が前記第２蒸発用流出口に接続され、
   前記圧力調整弁は、前記第１吸入流路における前記第２吸入流路との合流部よりも冷媒の流れ方向の上流側に配置されていることを特徴とする移動体用ヒートポンプ装置。
2. 前記第１循環流路には、前記第２循環流路との分岐部よりも冷媒の流れ方向の上流側に位置する気液分離器と、前記分岐部よりも冷媒の流れ方向の下流側に位置する第１膨張弁とが設けられ、
   前記第２循環流路には、第２膨張弁が設けられている請求項１記載の移動体用空調装置。
3. 前記第１蒸発器は、複数枚の熱交換プレートと、前記各熱交換プレートを間に挟み、冷媒を流通させる冷媒流通路と前記第１冷却用液体を流通させる第１冷却用液体流通路とを前記各熱交換プレートに形成する複数枚のスペーサと、交互に積層された前記各熱交換プレート及び前記各スペーサを前記ハウジングに対して締結する締結部材とを有している請求項１又は２記載の移動体用ヒートポンプ装置。
4. 前記第２蒸発器は前記第１蒸発器と一体化されている請求項１乃至３のいずれか１項記載の移動体用ヒートポンプ装置。
5. 前記電動モータは、前記圧縮機構と前記第１蒸発器との間に配置されている請求項１乃至４のいずれか１項記載の移動体用ヒートポンプ装置。
6. 前記第１循環流路は、前記ハウジングに貫設されている請求項１乃至５のいずれか１項記載の移動体用ヒートポンプ装置。

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