JP2705180B2 - 土木建設機械車両用ヒートポンプ式暖房装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、油圧機器を作動させるための作動油を暖房
用熱源として利用する土木建設機械車両用ヒートポンプ
式暖房装置に関するものである。

［従来の技術］ 特開昭61-122462号公報においては、油圧機器を作動
させるための作動油を暖房用熱源として利用している車
両用ヒートポンプ式冷暖房装置が開示されている。

この冷暖房装置は、通風ダクト内に配設され、冷房運
転時に冷媒蒸発器として働き、暖房運転時に冷媒凝縮器
として働く第１熱交換器、冷房運転時に冷媒凝縮器とし
て働く第２熱交換器、および暖房運転時に作動油と冷媒
とを熱交換させる冷媒蒸発器として働く第３熱交換器を
具備した冷凍サイクルを備えている。また、この冷暖房
装置は、暖房運転時に第２熱交換器に作動油を供給する
ための油圧回路を備えている。

［発明が解決しようとする課題］ しかるに、上記構成の従来の車両用ヒートポンプ式冷
暖房装置は、作動油の温度変化が大きいので、第３熱交
換器における吸熱負荷が大きくなったり、第１熱交換器
における吸込空気温度の変動等の放熱負荷が大きくなっ
たりする恐れがあった。

このため、従来の冷暖房装置においては、冷凍サイク
ルの高圧側の冷媒圧力が上昇することによって、冷凍サ
イクルの作動を停止させる高圧カット制御域に入り易く
なる。

したがって、従来の冷暖房装置においては、暖房運転
時に、冷凍サイクルを作動させたり、冷凍サイクルの作
動を停止したりすることによって、第１熱交換器におけ
る冷媒の放熱量が激しく変動するため、第１熱交換器を
通過する空気の温度が激しく変動するので、暖房能力が
著しく低下するという課題があった。

本発明は、冷媒凝縮器を通過する空気の温度の変動を
抑制することにより、土木建設機械車両の車室内の暖房
能力の低下を減少させることができる土木建設機械車両
ヒートポンプ式暖房装置の提供を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明の土木建設機械車両用ヒートポンプ式暖房装置
は、油圧機器を作動させるための作動油を暖房用熱源と
して利用する土木建設機械車両用ヒートポンプ式暖房装
置であって、 土木建設機械車両の車室内に向かって空気を送るため
の通風ダクトと、該通風ダクト内において前記土木建設
機械車両の車室内に向かう空気流を発生させる送風機
と、前記通風ダクト内に配設され、流入した冷媒を前記
通風ダクト内を通過する空気と熱交換させて凝縮させる
冷媒凝縮器、および前記通風ダクト外に配設され、流入
した冷媒を作動油と熱交換させて蒸発させる冷媒蒸発器
を有する冷凍サイクルと、前記土木建設機械車両に搭載
されたエンジンに駆動されて作動油を前記冷媒蒸発器に
圧送する油圧ポンプ、および該油圧ポンプから前記冷媒
蒸発器へ作動油を供給する作動油通路を有する作動油回
路と、前記冷凍サイクルの異常状態を検出する異常状態
検出手段を有し、該異常状態検出手段により前記冷凍サ
イクルの異常状態が検出された時に、前記冷凍サイクル
の作動を停止させる制御回路とを備え、 前記作動油回路は、前記作動油通路の開口面積を変化
させて前記作動油通路を通過する作動油の温度を可変さ
せる比例制御弁を有し、 前記制御回路は、前記土木建設機械車両の車室内の暖
房状態を検出する暖房状態検出手段を有し、該暖房状態
検出手段により検出された車室内の暖房状態に応じて、
前記作動油通路を通過する作動油の温度を変化させるよ
うに前記比例制御弁を制御することを特徴とする。

ここで、異常状態検出手段としては、冷凍サイクルの
高圧側の冷媒圧力を検出する冷媒圧力センサを用いるこ
とが考えられる。

また、暖房状態検出手段としては、作動油の温度を検
出する作動油温度センサ、あるいは作動油の圧力を検出
する作動油圧力センサを用いることが考えられる。ま
た、検出手段としては、冷媒凝縮器に吸い込まれる空気
の吸込温度を検出する空気温度センサ、冷媒凝縮器より
吹き出された空気の吹出温度を検出する空気温度セン
サ、あるいは冷凍サイクルの高圧側の冷媒圧力を検出す
る冷媒圧力センサを用いることが考えられる。さらに、
検出手段としては、冷媒凝縮器を通過した冷媒温度、あ
るいは冷媒蒸発器を通過した冷媒温度を検出する冷媒温
度センサを用いることが考えられる。

［作用］ 本発明の土木建設機械車両用ヒートポンプ式暖房装置
によれば、油圧ポンプが作動することによって作動油通
路を経て冷媒蒸発器に、油圧機器を作動させるための作
動油が供給される。一方、冷凍サイクルが作動すること
によって、冷媒蒸発器に流入した冷媒は、作動油と熱交
換することにより作動油の持つ保有熱を吸熱して蒸発す
る。そして、冷媒凝縮器に流入した冷媒は、通風ダクト
内を流れる空気と熱交換することにより放熱して凝縮す
る。

このとき、制御回路は、暖房状態検出手段により検出
された車室内の暖房状態に応じて、作動油通路の開口面
積を変化させて作動油通路を通過する作動油の温度を可
変させるように比例制御弁を制御することにより、冷媒
蒸発器における冷媒の吸熱量が適正な値に保たれる。そ
れによって、冷媒凝縮器における冷媒の放熱量の変動が
抑えられるので、例えば冷凍サイクルの高圧側の冷媒圧
力が高圧カット制御域に達する等の冷凍サイクルの異常
状態が発生しない。

［発明の効果］ 本発明の土木建設機械車両用ヒートポンプ式暖房装置
は、冷凍サイクルの作動を停止させるような冷凍サイク
ルの異常状態が発生することを抑えることができるの
で、冷凍サイクルの作動を停止させたり、冷凍サイクル
を再度作動させたりすることがなくなる。これにより、
冷媒凝縮器における冷媒の放熱量が激しく変動すること
を抑えられるので、冷媒凝縮器を通過して車室内に吹き
出す空気の吹出温度が激しく変動することを抑制できる
と共に、土木建設機械車両の車室内の暖房能力の低下を
減少させることができる。

［実施例］ 本発明の土木建設機械車両用ヒートポンプ式暖房装置
を土木建設機械車両用ヒートポンプ式冷暖房装置に適用
した一実施例を図に基づき説明する。

第１図は本発明の一実施例を採用したクレーン車等の
土木建設機械車両用ヒートポンプ式冷暖房装置を示す。

１はクレーン車等の油圧機器を備えた土木建設機械車
両用ヒートポンプ式冷暖房装置（以下冷暖房装置と略
す）を示す。

冷暖房装置１は、通風ダクト２、冷凍サイクル３、油
圧回路４、および制御回路８を具備する。

通風ダクト２は、前記車両の車室内に向かって空気を
送るためのものである。この通風ダクト２内には、冷凍
サイクル３の第１熱交換器31、および車室内に向かう空
気流を発生させるファン21が収納されている。第一熱交
換器31の下流側の通風ダクト２内には、サーミスタ81が
配設されている。また、通風ダクト２の最も下流側に
は、車室内に空気を吹出す上半身吹出口22、足元吹出口
23およびデフロスタ吹出口24が形成されている。さら
に、上半身吹出口22から吹出す空気量と、足元吹出口23
およびデフロスタ吹出口24から吹出す空気量とは、切替
ダンパ25により調節される。

冷凍サイクル３は、第１熱交換器31、第２熱交換器3
2、第３熱交換器33、冷媒圧縮機34、レシーバ35、膨脹
弁36、37、四方弁38、冷房用電磁弁301、暖房用電磁弁3
02、および逆止弁303、304、305を具備している。

第１熱交換器31は、本発明の冷媒凝縮器に相当するも
ので、通風ダクト２内に配設され、冷房運転時に、冷媒
とファン21により吸引される空気とを熱交換させて、冷
媒を蒸発させる冷媒蒸発器として働く。また、第１熱交
換器31は、暖房運転時に、冷媒とファン21により吸引さ
れる空気とを熱交換させて、冷媒を凝縮させる冷媒凝縮
器として働く。この第１熱交換器31とレシーバ35との間
には、冷媒圧力センサ82が配設されている。

第２熱交換器32は、暖房運転時に、冷媒とファン321
により吹付けられる空気とを熱交換させて、冷媒を凝縮
させる冷媒凝縮器として働く。

第３熱交換器33は、本発明の冷媒蒸発器に相当するも
ので、通風ダクト２外に配設され、前記車両の油圧機器
を作動させる際に発熱する作動油と冷媒とを熱交換させ
て、冷媒を蒸発させる冷媒蒸発器として働く。この第３
熱交換器33は、シェル・アンド・チューブ式で、外郭を
構成し、作動油が流入するシェル331、および該シェル3
31内に収納され、冷媒が流れるチューブ332を具備す
る。

冷媒圧縮機34は、油圧回路４の油圧モータ51により駆
動され、冷媒を圧縮して高温高圧の冷媒ガスとする。

レシーバ35は、流入した液化冷媒を一時貯溜して、冷
媒蒸発器として働く第１熱交換器31または第３熱交換器
33に必要量の液化冷媒のみを供給する。

膨脹弁36および膨脹弁37は、冷媒を断熱膨脹させて、
冷媒蒸発器として働く第１熱交換器31および第３熱交換
器33に霧状冷媒を供給する。

四方弁38は、冷房運転時と暖房運転時との冷媒の流れ
方向を切替えるものである。この四方弁38は、電磁コイ
ル381がONされると冷凍サイクル３を暖房運転側に切替
え、電磁コイル381がOFFされると冷凍サイクル３を冷房
運転側に切替える。

冷房用電磁弁301は、冷房運転時に電磁コイル311がON
されるため開弁し、暖房運転時に電磁コイル311がOFFさ
れるため閉弁する。暖房用電磁弁302は、冷房運転時に
電磁コイル312がOFFされるため閉弁し、暖房運転時に電
磁コイル312がONされるため開弁する。

逆止弁303、逆止弁304および逆止弁305は、冷媒の逆
流を防止するものである。

油圧回路４は、本発明の作動油回路に相当するもの
で、前記車両の油圧機器を作動させる際に発熱する作動
油を、前記車両に搭載された油圧機器に供給するもので
ある。この油圧回路４は、油圧モータ51の回転速度を制
御する第１油圧回路５、および第３熱交換器33で冷媒す
る吸熱される作動油を供給する第２油圧回路６を具備す
る。

第１油圧回路５は、油圧モータ51、主油圧ポンプ52、
フローコントローラ53、作動油の油溜めとしての油タン
ク54、第１手動式開閉弁55、第２手動式開閉弁56、油圧
モータ57、チェック弁58を具備する。

油圧モータ51は、主油圧ポンプ52により汲み上げられ
た作動油の流量に応じた回転速度で駆動される。また、
油圧モータ51は、プーリ511に巻き掛けたベルト512およ
びプーリ341、611、を介して冷媒圧縮機34および第２油
圧回路６の副油圧ポンプ61を駆動する。

主油圧ポンプ52は、エンジンＥによって駆動され、油
タンク54内から汲み上げた作動油で油圧モータ51、57を
作動させる。

第１油圧回路５においては、エンジンＥのエンジン回
転数によって主油圧ポンプ52の油タンク54からの作動油
の汲上げ量、つまり流量が変化する。このため、フロー
コントローラ53は、油圧モータ51に流入する作動油の流
量が一定の流量となるように流量を調節するものであ
る。

油圧モータ57は、第２油圧回路６に設けられたオイル
クーラ65に冷却用空気を吹付けるためのファン571を駆
動する。

第２油圧回路６は、副油圧ポンプ61、油圧ポンプ62、
第１循環路63、第２循環路64、オイルクーラ65、電磁式
切替弁66、チェック弁67、68、および電磁式比例リリー
フ弁69を具備する。

副油圧ポンプ61は、油圧モータ51にベルト512および
プーリ611を介して駆動され、一定の流量の作動油を油
タンク54内から汲み上げる。油圧ポンプ62は、本発明の
油圧ポンプに相当するもので、エンジンＥにベルト（図
示せず）およびプーリ（図示せず）を介して駆動され、
副油圧ポンプ61に背圧を与える。

第１循環路63は、油タンク54内の作動油を副油圧ポン
プ61により汲み上げて電磁式比例リリーフ弁69を介して
第３熱交換器33内に供給し、その後に第３熱交換器33か
ら油タンク54内に戻す流路（図示実線矢印）である。

第２循環路64は、第３熱交換器33内の作動油を副油圧
ポンプ61により、電磁式切替弁66を通って、その後に電
磁式比例リリーフ弁69を介して第３熱交換器33に循環さ
せる流路（図示破線矢印）である。

オイルクーラ65は、副油圧ポンプ61により汲み上げら
れる作動油とファン571により吹付けられる冷却用空気
とを熱交換させて、作動油を冷却用空気により冷却する
熱交換器である。

電磁式切替弁66は、第１循環路63と第２循環路64とを
切り替える切替手段であって、制御回路８により電磁コ
イル661がONされると、油圧回路４を第２循環路64とな
るように切替える。逆に、電磁式切替弁66は、制御回路
８により電磁コイル661がOFFされると、第２油圧回路６
を第１循環路63となるように切替える。

第２図は第２油圧回路６に設けられた電磁式比例リリ
ーフ弁69を示す。電磁式比例リリーフ弁69は、サーミス
タ81により検出される第１熱交換器からの空気の吹出温
度（暖房状態）に応じて、入口圧力（リリーフ圧）を変
化させて作動油の温度を制御する圧力制御弁である。

この電磁式比例リリーフ弁69は、弁本体70内に弁体7
1、作動油通路72、電磁コイル73、ニードル74、ロッド7
5、調整ネジ76、安全弁77およびパイロット圧供給路78
を具備する。

弁体71は、パイロット圧供給路78より付与されるパイ
ロット圧に応じて、弁本体70内を上下方向に変移する。
また、この弁体71は、弁本体70内を上下方向に変移する
ことにより、作動油通路72の開口面積を変化させて、第
３熱交換器33に供給するための作動油へのリリーフ圧を
変化させる。このため、作動油通路72を通過する作動油
の温度は、リリーフ圧の変化に応じて可変する。

作動油通路72は、副油圧ポンプ61から圧送された作動
油を内部に流入させる流入口721、および第３熱交換器3
3へ弁体71によりリリーフ圧を付与された作動油を送り
出す流出口722を有する。

また、電磁式比例リリーフ弁69は、電磁コイル73に制
御回路８から供給される電流値に応じて、アマーチュア
として働くロッド75に連結されたニードル74を図示左右
方向に変移させて、調整ネジ76に形成された通路761か
らのリーク量を変化させることによって、パイロット圧
供給路78内のパイロット圧を変化させる。79はパイロッ
ト圧に寄与しない油を油タンク54に戻すドレーンポート
である。

第３図は横軸に電磁コイル73に制御回路８から供給さ
れる電流値（mA）を、縦軸に入口圧力（リリーフ圧）
（kgf/cm²）を示したグラフを表す。

第４図は冷暖房装置１の電気回路を示し、第５図は冷
暖房装置１を制御するために前記車両の車室内の運転席
に設置されたコントローラ100を示す。

前記車両に搭載されたバッテリ80には、コントローラ
100、リレー111、112および制御回路８が接続されてい
る。

コントローラ100は、ファン21の電動モータ211をON、
OFFするファンスイッチ101、車室内の温度を希望の温度
（設定温度）に調節するための温度設定手段としての回
転式の温度ボリューム102とが同軸上に設けられ、各々
単独に手動操作される。また、コントローラ100は、冷
暖房装置１の冷房運転と暖房運転とを切替えるための冷
暖房切替スイッチ103が設けられている。さらに、コン
トローラ100は、冷房運転時にクーラランプ104が点灯
し、暖房運転時にヒータランプ105が点灯する。

また、バッテリ80には、冷暖房切替スイッチ103を介
して、クーラランプ104、ヒータランプ105、ファン321
の電動モータ322、四方弁38の電磁コイル381、冷房用電
磁弁301の電磁コイル311および暖房用電磁弁302の電磁
コイル312が接続されている。

リレー111には、電流制御回路87が接続されている。
リレー111は、冷房運転時に制御回路８によりOFFされ、
暖房運転時に制御回路８によりONされる。リレー112に
は、電磁式切替弁66の電磁コイル661が接続されてい
る。リレー112は、冷房運転時に制御回路８により全てO
FFされ、暖房運転時に制御回路８によりON、OFFされ
る。

制御回路８は、サーミスタ81、冷媒圧力センサ82、第
１油温スイッチ83、第２油温スイッチ84、第３油温スイ
ッチ85を具備し、さらに比較回路86を内蔵している。

サーミスタ81は、本発明の暖房状態検出手段に相当す
るもので、第１熱交換器31で冷媒と熱交換して前記車両
の車室内に吹出される空気の吹出温度を検出する吹出温
度センサである。

冷媒圧力センサ82は、本発明の異常状態検出手段に相
当するもので、冷凍サイクル３の高圧側の冷媒圧力を検
出する常閉スイッチである。冷媒圧力センサ82は、冷凍
サイクル３の高圧側の冷媒圧力が高圧カット制御域（冷
えば23kg/cm²）に達したとき閉成され、冷凍サイクル３
（冷媒圧縮機34）の作動を停止するための停止信号を制
御回路８に送る。

第１油温スイッチ83は、第３熱交換器33内に配設さ
れ、暖房運転時に第３熱交換器33内の作動油の温度を検
出するものである。この第１油温スイッチ83は、第３熱
交換器33内の作動油の温度が冷凍サイクル３の暖房用熱
源として使用可能な温度（例えば30℃）に達した際に閉
成され、第２循環路64から第１循環路63に切替えるため
の切替信号を制御回路８に送る。

第２油温スイッチ84は、第３熱交換器33内に配設さ
れ、暖房運転時に第３熱交換器33内の作動油の温度を検
出する常開スイッチである。この第２油温スイッチ84
は、第３熱交換器33内の作動油の温度が所定の温度（例
えば50℃）に達した際に閉成され、第１循環路63から第
２循環路64に切替えるための切替信号を制御回路８に送
る。

第３油温スイッチ85は、油タンク54に配設され、油タ
ンク54内の作動油の温度を検出するサーミスタである。
この第３油温スイッチ85は、油タンク54内の作動油の温
度が冷凍サイクル３の暖房用熱源として使用可能な温度
（例えば30℃）に達した際に閉成され、第２循環路64か
ら第１循環路63に切替えるための切替信号を制御回路８
に送る。

比較回路86は、乗員が温度ボリューム102によって設
定した車室内温度の設定値（T₁℃）と、サーミスタ81に
より検出される第１熱交換器31から吹出される空気の吹
出温度（T₂℃）とを比較して、前記吹出温度（T₂℃）が
前記設定値付近｛（T₁−Ｔ）℃｝より低温の場合に、電
磁式比例リリーフ弁69の電磁コイル73に供給する電流値
を増大させるように電流制御回路87を制御する。逆に、
前記吹出温度（T₂℃）が前記設定値付近｛（T₁＋Ｔ）
℃｝より高温の際には、電磁式比例リリーフ弁69の電磁
コイル73に供給する電流値を減少させるように電流制御
回路87を制御する。ここで、Ｔ℃は、例えば５℃、10
℃、15℃等任意に設定できる。

また、制御回路８は、暖房運転時に第２油温スイッチ
84より切替信号が入力されると、リレー112をONするこ
とによって、第２油圧回路６を第１循環路63から第２循
環路64に切替えるように電磁式切替弁66の電磁コイル66
1をONする。暖房運転時に第２油温スイッチ84より切替
信号が入力されていない場合には、リレー112をOFFする
ことによって、第２油圧回路６を第２循環路64から第１
循環路63に切替えるように電磁式切替弁66の電磁コイル
661をOFFする。

第６図は本実施例の制御回路８の暖房運転時における
作動油の温度制御の作動フローチャートを示す。この制
御は、エンジンＥの作動時にのみ行われる。

冷暖房切替スイッチ103が暖房運転側に切替えられて
いるか否かを判断する（ステップS1）。冷暖房切替スイ
ッチ103が暖房運転側に切替えられていない、つまり冷
暖房切替スイッチ103が冷房運転側に切替えられている
（No）時、リレー111をOFFし（ステップS2）、制御回路
８による作動油の温度制御を実行しない。

冷暖房切替スイッチ103が暖房運転側に切替えられて
いる（Yes）時、リレー111をONする（ステップS3）。そ
して、電流制御回路87から電磁式比例リリーフ弁69の電
磁コイル73に供給している電流値を読込んでいるか否か
を判断する（ステップS4）。前記電流値を読込んでいな
い（No）時、前記電流値をI₀mAに設定し（ステップS
5）、その後にステップS6に進む。

ステップS4において、前記電流値を読込んでいる（Ye
s）時、温度ボリューム102により設定された車室内温度
の設定値（T₁℃）を読込む（ステップS6）。サーミスタ
81により検出した第１熱交換器31からの空気の吹出温度
（T₂℃）を読込む（ステップS7）。そして、比較回路86
において前記設定値と前記吹出温度とを比較する（ステ
ップS8）。

つぎに、前記吹出温度（T₂℃）が前記設定値付近
｛（T₁−Ｔ）℃｝より低温か否かを判断する。つまり、
（T₁−Ｔ）℃＞T₂℃か否かを判断する（ステップS9）。
（T₁−Ｔ）℃＞T₂℃である（Yes）時、前記電流値を（I
₀＋Ｉ）mAに設定し（ステップS10）、増大した前記電流
値（I₀＋Ｉ）mAをI₀mAとして読込む（ステップS11）。
その後、ステップS1以下の制御を繰り返す。

ステップS9において、（T₁−Ｔ）℃＞T₂℃ではない
（No）時、前記吹出温度（T₂℃）が前記設定値付近
｛（T₁＋Ｔ）℃｝より高温か否かを判断する。つまり、
（T₁＋Ｔ）℃＜T₂℃か否かを判断する（ステップS1
2）。（T₁＋Ｔ）℃＜T₂℃である（Yes）時、前記電流値
を（I₀−Ｉ）mAに設定し（ステップS13）、減少した前
記電流値（I₀−Ｉ）mAをI₀mAとして読込む（ステップS1
4）。その後、ステップS1以下の制御を繰り返す。

ステップS12において、（T₁＋Ｔ）℃＜T₂℃ではない
時、つまり（T₁−Ｔ）℃≦T₂℃≦（T₁＋Ｔ）℃である
（No）時、維持された前記電流値（I₀mA）を読込む（ス
テップS15）。その後、ステップS1以下の制御を繰り返
す。

ここで、ImAは、例えば50mA、100mA、200mA等任意に
設定することができる。ただし、０≦（I₀−Ｉ）mA、且
つ（I₀＋Ｉ）mA≦800mAの範囲を満足するものとする。

また、温度ヒステリシス制御を行っても良く、電流値
の制御を２つ以上の設定電流値をもつ回路によって多段
階制御を行っても良い。

本実施例の冷暖房装置１の作動を第１図ないし第５図
に基づき説明する。この冷暖房装置１の作動は、エンジ
ンＥの作動時にのみ行われる。

冷暖房装置１の冷房運転は、公知の装置と同様な作用
を行うので省略する。

冷暖房切替スイッチ103が暖房運転側に切替えられる
と、四方弁38の電磁コイル381、暖房用電磁弁302の電磁
コイル312、およびヒータランプ105がONされる。逆に、
冷房用電磁弁301の電磁コイル311、ファン321の電動モ
ータ322、およびクーラランプ104がOFFされる。また、
制御回路８によって、リレー111がONされるので、電磁
式比例リリーフ弁69の電磁コイル73がONされる。また、
ファンスイッチ101をONすることによって、電動モータ2
11がONされ、電動モータの回転によりファン21が駆動さ
れる。

一方、主油圧ポンプ52は、エンジンＥによって駆動さ
れることにより、油タンク54内の作動油を汲み上げる。
そして、フローコントローラ53により流量を調節された
後に、油圧モータ51に作動油が供給される。

一定流量の作動油が供給された油圧モータ51は、プー
リ511に巻き掛けたベルト512およびプーリ341、611を介
して冷媒圧縮機34および副油圧ポンプ61を駆動する。

このため、冷凍サイクル３では、冷媒圧縮機34により
圧縮された高温高圧の冷媒が第１熱交換器31に向かって
吐出され、暖房運転が開始される。

ここで、第３油温スイッチ85により検出される油タン
ク54内の作動油の温度が、暖房用熱源として使用可能な
温度（例えば30℃）に達していない際には、制御回路８
によってリレー112がONされる。リレー112がONされる
と、電磁コイル661がONされるので、電磁式切替弁66に
よって第２油圧回路６を第２循環路64に切替えられる。
第２循環路64に切替えられることによって、暖房用熱源
として使用可能な温度（例えば30℃）に達していない作
動油が第３熱交換器33内に流入することを防止する。

そして、作動油は、副油圧ポンプ61によって第２循環
路64（副油圧ポンプ61→電磁式比例リリーフ弁69→第３
熱交換器33→電磁式切替弁66→副油圧ポンプ61）を循環
することとなる。

このとき、第３熱交換器33においては、冷媒と作動油
とが熱交換して、作動油のもつ保有熱を冷媒が吸熱する
ことにより、冷媒が蒸発する。そして、蒸発した冷媒
は、冷媒圧縮機34の吸引力によって、冷媒圧縮機に吸引
され、再度圧縮され吐出される。

また、作動油のもつ保有熱を吸熱し、圧縮された高温
の冷媒は、第１熱交換器31において、通過する空気に熱
を奪われ、低温の冷媒となる。そして、冷媒より熱を奪
った空気は、ファン21によって車室内に吹出される。

このとき、制御回路８は、サーミスタ81により検出さ
れた第１熱交換器31から吹出された空気の吹出温度（T₂
℃）と、予め乗員の操作により温度ボリューム102で設
定された車室内温度の設定値（T₁℃）とを読込み、両者
の比較を行う。

そして、制御回路８は、（T₁−Ｔ）℃＞T₂℃の時に、
電磁式比例リリーフ弁69の電磁コイル73に供給する電流
値を（I₀＋Ｉ）mAに設定する。電流値（I₀＋Ｉ）mAに設
定されると、電磁式比例リリーフ弁69は、パイロット圧
供給路78内のパイロット圧が昇圧して、弁本体70を電流
値に応じて図示下方に変移させる。そして、作動油通路
72の開口面積が減少するため、入口圧力（リリーフ圧）
が昇圧する。このとき、副油圧ポンプ61から圧送された
作動油は、作動油通路72を通過する際に、圧力が上昇す
るため作動油の温度も上昇する。この作動油の温度制御
を繰り返すことによって作動油の温度は、車室内温度の
設定値に見合う負荷温度まで迅速に昇温していく。

また、（T₁−Ｔ）℃≦T₂℃≦（T₁＋Ｔ）℃の時には、
前記電流値を前回の電流値I₀mAに保たれる。前記電流値
がI₀mAに保たれることによって、作動油通路72を通過す
る作動油は、前回と同様な圧力が加えられる。

さらに、制御回路８は、（T₁＋Ｔ）℃＜T₂℃の時に、
前記電流値を（I₀−Ｉ）mAに設定する。電流値が（I₀−
Ｉ）mAに設定されると、電磁式比例リリーフ弁69は、パ
イロット圧供給路78内のパイロット圧が昇圧して、弁本
体70を電流値に応じて図示上方に変移させる。そして、
作動油流路72の開口面積が増大するため、入口圧力（リ
リーフ圧）が減少する。このとき、副油圧ポンプ61から
圧送された作動油は、作動油通路72を通過する際に、圧
力が減少されるため作動油の温度が下降する。この作動
油の温度制御を繰り返すことによって作動油の温度は、
車室内温度の設定値に見合う負荷温度まで迅速に下降し
ていく。

油圧モータ51、副油圧ポンプ61および油圧ポンプ62の
作動に伴って次第に油タンク54内の作動油の温度も上昇
していき、油タンク54内の作動油の温度が例えば30℃に
達すると、第３油温スイッチ85から適温信号が制御回路
８に送られる。

そして、第３油温スイッチ85から適温信号を入力した
制御回路８は、リレー112をOFFすることによって、電磁
コイル661をOFFする。そして、電磁コイル661のOFFによ
り、電磁式切替弁66が閉弁され、第２油圧回路６は、第
２循環路64から第１循環路63に切替えられる。

第２循環路64から第１循環路63に切替えられると、副
油圧ポンプ61によって汲み上げられた油タンク54内の作
動油は、副油圧ポンプ61および電磁式比例リリーフ弁69
を経て、第３熱交換器33内に流入する。

このとき、第３熱交換器33においては、上述のよう
に、作動油のもつ保有熱を冷媒が吸熱し、冷媒圧縮機34
を経て第１熱交換器31内に流入する。第１熱交換器31に
おいて、冷媒より熱を奪った空気は、ファン21によって
車室内に吹出される。

このとき、制御回路８は、サーミスタ81により検出さ
れた前記吹出温度（T₂℃）と、前記設定値（T₁℃）とを
読込み、両者の比較を行う。ここで、（T₁−Ｔ）℃＞T₂
℃の時には、上述の作動を行う。また、（T₁−Ｔ）℃≦
T₂℃≦（T₁＋Ｔ）℃の時には、上述の作動を行う。さら
に、（T₁＋Ｔ）℃＜T₂℃の時には、上述の作動を行う。

そして、第２油温スイッチ84により検出される第３熱
交換器33内の作動油の温度が、所定の温度（例えば50
℃）に達した際には、制御回路８によってリレー112がO
Nされる。リレー112がONされると、電磁コイル661がON
されるので、電磁式切替弁66によって第１循環路63が第
２循環路64となるように切替え、作動油の温度が所定の
温度（例えば50℃）より高温になることを防止する。

このとき、制御回路８は、サーミスタ81により検出さ
れた前記吹出温度（T₂℃）と、前記設定値（T₁℃）とを
読込み、両者の比較を行う。ここで、（T₁−Ｔ）℃＞T₂
℃の時には、上述の作動を行い、（T₁−Ｔ）℃≦T₂℃≦
（T₁＋Ｔ）℃の時には、上述の作動を行う。さらに、
（T₁＋Ｔ）℃＜T₂℃の時にも上述の作動を行う。

したがって、サーミスタ81により検出される前記吹出
温度と温度ボリューム102により設定された設定値（設
定温度）との比較結果、すなわち、車室内の暖房状態に
応じて、作動油の温度を変化させることによって、第３
熱交換器33における冷媒と作動油との熱交換効率を調節
することができる。このため、第３熱交換器33における
冷媒の作動油からの吸熱量が適正な吸熱量に保たれるの
で、第１熱交換器31における冷媒の放熱量の変動が抑制
される。

よって、冷凍サイクル３の高圧側の冷媒圧力が適正な
圧力に保たれ、冷凍サイクル３の高圧側の圧力の高圧カ
ット制御域への侵入が減少するため、冷凍サイクル３の
作動を停止させる必要がなくなる。よって、前記吹出温
度の変動を抑制することができるため、冷暖房装置１の
暖房運転時の暖房能力の低下を減少することができる。

［他の実施例］ 本実施例では、作動油として土木建設機械車両の油圧
機器（例えば油圧モータ）を作動させるための作動油を
用いたが、トランスミッションオイルやトルクコンバー
タオイル等の作動油を用いても良い。

本実施例では、冷媒圧縮機を油圧モータにより駆動し
たが、冷媒圧縮機を土木建設機械車両に搭載されるエン
ジンにより駆動しても良い。また、冷媒圧縮機とこの冷
媒圧縮機を駆動する油圧モータやエンジン等の駆動手段
との間に、電磁クラッチ等のクラッチ手段を設けても良
い。

本実施例では、暖房状態検出手段としてサーミスタ
（吹出温度センサ）を用いてそのサーミスタにより検出
される吹出温度と温度ボリュームにより設定された設定
温度との比較結果により車室内の暖房状態を検出した
が、暖房状態検出手段として外気温を検出する外気温セ
ンサや、内気温を検出する内気温センサ等の暖房負荷セ
ンサを用いて、暖房負荷から車室内の暖房状態を検出し
ても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明の一実施例を示す。第１図
は土木建設機械車両用ヒートポンプ式冷暖房装置を示す
概略図、第２図は電磁式比例リリーフ弁を示す断面図、
第３図は電磁式比例リリーフ弁における電流値と入口圧
力との関係を表すグラフ、第４図は土木建設機械車両用
ヒートポンプ式冷暖房装置の制御装置を示す電気回路
図、第５図はコントローラを示す正面図、第６図は制御
回路の暖房運転時における作動油の温度制御の作動フロ
ーチャートである。 図中 １……土木建設機械車両用ヒートポンプ式冷暖房装置
（土木建設機械車両用ヒートポンプ式暖房装置）、２…
…通風ダクト、３……冷凍サイクル、４……油圧回路
（作動油回路）、５……第１油圧回路、６……第２油圧
回路、８……制御回路、31……第１熱交換器（冷媒凝縮
器）、32……第２熱交換器、33……第３熱交換器（冷媒
蒸発器）、62……油圧ポンプ、69……電磁式リリーフ弁
（圧力制御弁）、72……作動油通路、81……サーミスタ
（暖房状態検出手段）、82……冷媒圧力センサ（異常状
態検出手段）

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】油圧機器を作動させるための作動油を暖房
   用熱源として利用する土木建設機械車両用ヒートポンプ
   式暖房装置であって、 土木建設機械車両の車室内に向かって空気を送るための
   通風ダクトと、 該通風ダクト内において前記土木建設機械車両の車室内
   に向かう空気流を発生させる送風機と、 前記通風ダクト内に配設され、流入した冷媒を前記通風
   ダクト内を通過する空気と熱交換させて凝縮させる冷媒
   凝縮器、および前記通風ダクト外に配設され、流入した
   冷媒を作動油と熱交換させて蒸発させる冷媒蒸発器を有
   する冷凍サイクルと、 前記土木建設機械車両に搭載されたエンジンに駆動され
   て作動油を前記冷媒蒸発器に圧送する油圧ポンプ、およ
   び該油圧ポンプから前記冷媒蒸発器へ作動油を供給する
   作動油通路を有する作動油回路と、 前記冷凍サイクルの異常状態を検出する異常状態検出手
   段を有し、該異常状態検出手段により前記冷凍サイクル
   の異常状態が検出された時に、前記冷凍サイクルの作動
   を停止させる制御回路と を備え、 前記作動油回路は、前記作動油通路の開口面積を変化さ
   せて前記作動油通路を通過する作動油の温度を可変させ
   る比例制御弁を有し、 前記制御回路は、前記土木建設機械車両の車室内の暖房
   状態を検出する暖房状態検出手段を有し、該暖房状態検
   出手段により検出された車室内の暖房状態に応じて、前
   記作動油通路を通過する作動油の温度を変化させるよう
   に前記比例制御弁を制御することを特徴とする土木建設
   機械車両用ヒートポンプ式暖房装置。