JPH02154954A - 車両用ヒートポンプ式空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明け、暖房時の熱源として油圧機器の作動油を用い
る車両用ヒートポンプ式空調装置に関するもので、例え
ばクレーン等の土木建設機械を搭載した車両に適用され
る。

（従来の技術） クレーン車等の油圧機器を備えた土木建設機械車両では
、炎天下または厳寒下でクレーン等を作動することがあ
るため、通常の車両と同様に運転室内が冷房または暖房
されていることが望ましい。

一般に車体に対し運転室が３６０”回転するタイプのク
レーン車は、温水配管の接続上、車両駆動用のエンジン
冷却温水を暖房用熱源に使用することができないので、
暖房装置として燃焼式ヒータを設けている。

ところが、燃焼式ヒータを暖房装置に使用する空調装置
はエンジン冷却温水を用いた空調装置に比べ安全性等の
面で問題があるため、土木建設機械車両のヒートポンプ
式空調装置では、その車両の特徴を活かして、例えばブ
ームシリンダ、クレ−ン用ウィンチモータ、運転室旋回
モータ等の油圧機器を作動させる作動油のもつ温熱を暖
房時の熱源に利用している（特開昭８１−１２２４６２
号等） （発明が解決しようとする課題） しかし、油圧機器の作動油を熱源とするヒートポンプ式
空調装置は、車両走行中は油圧機器を使用しないため、
寒気時などの始動時には作動油が充分に温まっていない
ことがあるので、運転室の暖房ができないという問題が
ある。

本発明は、このような問題点を解決するためになされた
もので、作動油の温度が低い状況であっても作動油を迅
速に温度上昇させ暖房できるようにした車両用ヒートポ
ンプ式空調装置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） そのために１本発明の車両用ヒートポンプ式空調装置は
、油圧機器を備えた車両用ヒートポンプ式空調装置であ
って、冷媒圧縮機と、この冷媒圧縮機の吐出側に接続さ
れた空気−冷媒室内熱交換器と、前記冷媒圧縮機の吸入
側に接続された油−冷媒熱交換器と、前記空気−冷媒室
内熱交換器と前記油−冷媒熱交換器とを結ぶ経路に設け
られ。

かつこの油−冷媒熱交換器の入口側に位置した減圧装置
と、前記油圧機器駆動用の作動油を貯えた油タンク内の
作動油を前記油−冷媒熱交換器に供給する油流路と、該
油流路に設けられた油温昇温装置と、を備えたことを特
徴とする。

（作用） 冷媒圧縮機から吐出された高温高圧のガス冷媒は室内熱
交換器で放熱し、液化して減圧装置に至る。この減圧装
置により液冷媒は減圧されて霧状となって油−冷媒熱交
換器に至る。ここで、この熱交換器には油温昇温装置を
経て昇温された油圧機器駆動用の作動油が供給されるた
め、油−冷媒熱交換器において冷媒は作動油から熱を汲
み上げて蒸発し、冷媒圧縮機に吸入される。

従って、油−冷媒熱交換器で昇温された作動油に熱を汲
み上げ、その熱を室内熱交換器で室内に放出するため、
室内の暖房を効果的に行なうことができる。

（実施例） 本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は、本発明の車両用ヒートポンプ式空調装置を搭
載するクレーン車の運転室およびその周囲の実施例をあ
られし、このクレーン車の運転室はクレーン操作のみな
らず車両ｌの運転時にも乗員が着座するものである。

車両１の架台２に対し３６０°回転自在に運転室３が設
けられ、この運転室３の内部にヒートポンプ式空調装置
の室内熱交換ユニット５が取付けられている。運転席の
肩後方には冷風を吹出す冷房用の冷風吹出口６が設けら
れ、運転席の前方にはデフロスタ８１足元には温風を吹
出す足元温風吹出口９が設けられている。運転席外部の
架台２には室外熱交換ユニット１０を駆動する駆動ユニ
ット１１が設けられ、室外熱交換ユニット１０と室内熱
交換ユニット５とは冷媒管１２により結ばれている。

運転室３の運転席前方には、空調装置を制御するだめの
第３図に示すようなコントローラ１４が設けられている
。コントローラ１４は、後述する室内ブロワ１５をオン
オフするブロワスイッチ１６と、運転室内温度を調節す
る回転式の温調ボリューム１７とが同軸上に設けられ、
各々単独に操作できるようにしである。冷房と暖房の切
替はモード切替スイッチ１８により行なわれ、冷房時に
はクーラランプ１９が点灯し、暖房時にはヒータランプ
２１が点灯する６暖房時に作動油の温度が充分に上昇し
ていない時などの予熱時には予熱ランプ２０が点灯する
ようになっている。

第１図は、ヒートポンプ式空調装置の回路構成を示して
いる。冷房時には冷凍サイクルの冷媒が冷熱源になり、
暖房時には作動油のもつ熱が温熱源になる。

室内熱交換ユニット５のケース２４に空気−冷媒室内熱
交換器２５が取付けられ、その空気下流側に運転室内に
冷風または温風を送るブロワ１５が設けられている。該
熱交換器２５は冷房時に蒸発器、暖房時に凝縮器として
機能する。空気−冷媒室内熱交換器２５の空気上流側に
は暖房時に該熱交換器２５に吸込まれる空気温度を検出
する吸込口サーミスタ２６が設けられ、空気下流側には
冷房時に該熱交換器２５から吹出される空気の温度を検
出する吹出口サーミスタ２７が設けられている。ケース
５と冷風吹出口６はダクト２８により結ばれ、またケー
ス５と足元温風吹出口９はダクト３１により結ばれ、ダ
クト３１の延長上のダクト３２の先端にデフロスタ８が
設けられている。

ダクト２８、ダクト３１にそれぞれ冷風または温風を供
給する冷風ボート３５および温風ボート３４は、図示し
ないサーボモータによって駆動されるダンパ３６により
冷暖房時にいずれか一方が開あるいは閉に切替えられる
。

冷媒が循環する冷媒回路３０は、冷媒を圧縮する冷媒圧
縮機４０．冷房時に凝縮器となり暖房時に配管同様に機
能する空気−冷媒室外熱交換器４１、冷房時に冷媒から
熱を奪うブロワ４２、冷房時に冷媒の圧力を減少させる
減圧装置１ｔ４３、暖房時に冷媒の圧力を減少させる減
圧装置４４、前述した空気−冷媒室内熱交換器２５、暖
房時に油回路２２を流れる作動油から熱を奪って冷媒を
蒸発させる蒸発器として作用する油−冷媒熱交換器４５
、液冷媒を貯蔵し、ガス冷媒を圧縮機４０に供給するア
キュームレータ４６等からなっている。

冷房時、冷媒圧縮機４０から冷媒通路４７によって圧送
される高温高圧の冷媒は、空気−冷媒室外熱交換器４１
で熱を奪われて減圧装置４３に送られ、この減圧装置４
３で膨張して低温低圧の冷媒となり、空気−冷媒室内熱
交換器２５に流入する。空気−冷媒室内熱交換器２５で
は冷媒の蒸発潜熱で空気を冷却し電磁弁４８を介してア
キュームレータ４６に送られる。なお、冷房時に電磁弁
４９は閉となり、電磁弁４８は開となっている。

暖房時には、冷媒圧縮機４０から冷媒通路４７に圧送さ
れる冷媒は、ブロア４２の停止により単に配管として機
能する空気−冷媒室外熱交換器４１を経て電磁弁５０の
開により通路５１を通って高圧スイッチ５３を介して空
気−冷媒室内熱交換器２５に送られる。熱交換器２５で
冷媒は空気に熱を奪われ凝縮して液化し、電磁弁４８の
閉、電磁弁４９の開を介して減圧装置４４に送られ、さ
らにこの減圧装置４４を介して油−冷媒熱交換器４５に
送られる。油−冷媒熱交換器４５では冷媒が作動油から
熱を奪い蒸発して大部分ガス化し。

一部液相を含んだガス冷媒が低圧スイッチ５４を介して
通路５２からアキュームレータ４６に送られる。

次に、油−冷媒熱交換器４５の冷媒に熱を与える作動油
が循環する油回路２２について説明する。

エンジン６０によって駆動されるメイン油圧ポンプ６１
によりメインタンク６２から通路６４に汲み上げられた
作動油によって油圧モータ６３が駆動される。油圧モー
タ６３を迂回する通路に手動バルブ６５が設けられ、通
路６４にフローコントローラ６６が設けられている。油
圧モータ６３のプーリ６７に巻掛けられるベルトおよび
プーリ６８を介して油圧ポンプ６９が駆動される。また
前述した冷媒圧縮機４０は、油圧モータ６３のプーリ６
７からベルトを介してプーリ７０に伝達される駆動力で
作動される。

油圧ポンプ６９から第１図で矢印方向に送り出される作
動油は、油温昇温装置としてのリリーフ弁７２を介装し
た昇温回路（油流路）７５または開閉弁７２°を介装し
たバイパス通路７４を通って油−冷媒熱交換器４５に送
られる。開閉弁７２゛は通電時に閉となる常開型の弁で
ある。開閉弁７２゛が開のときは油圧ポンプ６９の吐出
油は、バイパス通路７４を通って油−冷媒熱交換器４５
に送られる。開閉弁７２°が閉となると、油圧ポンプ６
９の吐出油は、リリーフ弁７２を介装した昇温回路７５
を通って油−冷媒熱交換器４５に送られる。このときリ
リーフ弁７２を経過する作動油の油温は、リリーフ弁７
２のリリーフ設定圧例えば６５　ｋ　ｇ　／　ｃ　ｍ　
”分の圧力損失に伴なって昇温する。油温が上昇した作
動油は油−冷媒熱交換器４５で冷媒に熱を与える。

油−冷媒熱交換器４５の出口側と油圧ポンプ６９の吸入
側を結ぶバイパス通路７６に設けられる油路切替電磁弁
７３は、非通電時に閉となり通電時に開となる２油路切
替電磁弁７３の非通電時、メインタンク６２から油圧ポ
ンプ６９を経てリリーフ弁７２を通る作動油は、後述す
るメイン回路を循環し、油−冷媒熱交換器４５を経てメ
インタンク６２に戻る。油路切替電磁弁７３の通電時に
は、メインタンク６２から油圧ポンプ６９を経てリリー
フ弁７２を流れる作動油は、サブ回路を流れ、油−冷媒
熱交換器４５から油路切替電磁弁７３を流れ、メインタ
ンク６２に戻されないで油圧ポンプ６９に戻る。なお、
メインタンク６２に貯蔵される作動油の油温は、油圧機
器の作動状態等によって変動する。

油−冷媒熱交換器４５を流れる作動油の油温を検出する
スイッチとしては、第１の油温スイッチ８０と第２の油
温スイッチ８１が設けられるや第１の油温スイッチ８０
は、暖房時ヒートポンプサイクルを作動させるために充
分な油温例えば３０℃に達しているかどうかを判断する
もので、第２の油温スイッチ８１はサブ回路の発熱源と
なるリリーフ弁７２を介装した昇温回路７５へ作動油を
流すか否かを判別するものである。メインタンク６２に
設けられる第３の油温スイッチ８２は、メインタンク６
２内の油温がヒートポンプの吸熱源として充分使用可能
な温度に達しているかどうかを判断するもので油路切替
電磁弁７３の制御用信号を出すものである。

リリーフ弁７２を介装した昇温回路７５へ作動油を流す
か否かを制御する開閉弁７２°と油路切替電磁弁７３は
、第４図に示すように、第１．第２および第３の油温ス
イッチ８０．８１．８２の出力信号が制御信号となる。

これらの制御信号は制御回路８４に取入れられ、後述す
るように作動油の油温を調節するための駆動信号をリレ
ー８５．８８に出力する。リレー８５のコイル８６に励
磁電流が流れると、接点８７が閉じ開閉弁７２°に通電
されリリーフ弁７２を作動油が通過するようになり、ま
たリレー８８のコイル８９に励磁電流が流れると、接点
９０が閉じ油路切替電磁弁７３に通電され油−冷媒熱交
換器４５からの作動油がバイパス通路７６を流れて油圧
ポンプ６９に戻る。

なお、冷媒圧縮機４０およびブロワＩ５は、冷凍サイク
ルを作動させる時に駆動される。

次に油回路を流れる作動油の流れについて第５図〜第７
図に基づいて説明する。第５図は昇温回路、第６図はサ
ブ回路、第７図はメイン回路をそれぞれ示している。

メインタンク６２の作動油の温度が充分に低く３０℃未
満の時、第１の油温スイッチ８０が閉じているため、第
５図に示すように、開閉弁７２゜が閉じてリリーフ弁７
２を介装した油流路７５に作動油を流し、油路切替電磁
弁７３を開にし、矢印に示す方向の昇温回路に作動油を
流す、このとき、リリーフ弁７２の設定圧に応じてリリ
ーフ弁７２を通過する作動油の温度が上昇し、昇温回路
を作動油が循環することにより、油温が次第に上昇する
。また、冷媒圧縮機４０およびブロア１５は作動を停止
している。

次いでメインタンク６２の油温か充分に低く、昇温回路
を流れる作動油の油温が例えば５０℃に上昇すると、第
１の油温スイッチ８１が開いて第２の油温スイッチ８２
が閉じ、開閉弁７２゛が開いて、第６図に示すサブ回路
を作動油が循環する。

一方で冷媒圧縮機４０、ブロア１５が作動する。

この場合、油−冷媒熱交換器４５で作動油の熱が冷媒に
奪われるので、油温は次第に低下する。

そして例えば油温か５０℃未満まで低下すると、開閉弁
７２゛が閉じ、再び第５図に示す昇温回路に切替り、リ
リーフ弁７２の油流路７５を作動油が通過することによ
り油温が再び上昇する。油温か５０℃に到達すると、再
び第６図に示すサブ回路に切替わる。このようにしてメ
インタンク６２の油温が充分に低い状態で暖房を行なう
ときは、第５図または第６図に示す昇温回路またはサブ
回路によって作動油のもつ熱が油−冷媒熱交換器４５の
冷媒に与えられ、この冷媒のもつ熱が空気−冷媒室内熱
交換器２５で空気に与えられ、ブロワ１５によって温風
が生成される。

油圧モータ６３．油圧ポンプ６９の作動に伴なって次第
にメインタンク６２の油温が上昇し、例えば第３の油温
スイッチ８２により油温５０℃が検出さｊ７ると、油路
切替電磁弁７３が閉じ、第７図に示すメイン回路に切替
わる。

前述した各種機器の作動状態およびヒー　トボンブの油
回路の関係をまとめると、第１表（Ｊ示すとおりとなる
。

（以下、余白。） 第８図は、室内ユニットのブロワと冷媒圧縮機の作動状
態ならびに油回路の切替状態を示すフローチャートであ
る。

まずステップ１００で第１の油温スイッチ８０が検出し
た油温か３０℃以上であるか否かを判別し、３０℃未満
であればステップ１０８に進みブロワ１５をオフにし、
ステップ１０９に進み冷媒圧縮機４０をオフにし、次い
でステップ１１０に進み、油回路を第５図に示すような
昇温回路に設定し、作動油の温度を次第に上昇させる。

ステップ＋００で油温か３０℃以上であると判別される
と、ステップ１０１に進みブロワＩ５をオンにし、ステ
ップ１０２に進み冷媒圧縮機４０をオンにし、ステップ
１０３に進み第２の油温スイッチ８１で検出される油温
が５０℃以上であるか否かを判別する。ステップ１０３
で油温か５０℃未満であれば、ステップ１０６に進み第
５図に示す昇温回路に設定する。ステップ１０３で第２
の油温スイッチ８１で検出された油温が５０℃以上であ
ると判別されると、ステップ１０４に進みメインタンク
６２の油温が５０℃以上であるかを判別する。ステップ
１０４でメインタンク６２の油温が５０℃未満であると
判別されると、ステップ１０７に進み、第６図に示すサ
ブ回路に油回路を設定する。ステップ！０４で第３の油
温スイッチ８２で検出されるメインタンク６２の油温か
５０℃以上であると判別されると、ステップ１０５に進
み、第７図に示すメイン回路に切替える。

前述したように本実施例では、リリーフ弁７２を介装し
た油流路７５へ作動油を流すか否かを制御する開閉弁７
２°と油路切替電磁弁７３の組み合わせた制御により、
油−冷媒熱交換器４５に供給する作動油の温度を適正な
温度に制御する。このため、建設機城車両に搭載される
油圧機器の作動状態等により例えば−１Ｏ〜８０℃の範
囲で変化する作動油の温度に対し、車両始動後の走行中
のように油温が充分（こ上昇してない場合であっても、
１１；１述した開閉弁７２゛および油路切替電磁弁７３
の切替作動により作動油の温度を速やかに上昇させ、こ
の作動油のもつ熱を発熱源として冷凍サイクルにより運
転室内の暖房を働かせることができる０作動油の油温が
充分に上昇した後は、通常時のメイン回路に作動油を循
環させることにより、作動油のもつ余熱を発熱源にして
暖房する。

なお、本発明において、油温昇温装置としては、上記実
施例は、リリーフ弁７２の油流路７５を作動油を通過さ
せて作動油の油温を上昇させる構成としたが、これに限
定されず、例えば電気ヒータにより構成するようにして
も勿論よい。

また、本発明において、上記実施例は、暖房、冷房時に
冷媒の流れ方向を替えない、いわゆる公知のアキューム
レータサイクルの構成を示したが、暖房、冷房時に四方
弁を使って冷媒の流れ方向を替えるようにした、いわゆ
る公知のレシーバサイクルの構成にも適用できることは
勿論である。さらに、本発明は自走式の小型のブルドー
ザ等の建設車両にも適用できることはいうまでもない。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の車両用ヒートポンプ式空
調装置によれば、油圧機器駆動用の作動油の油温が低く
ても油温昇温装置により油温を上昇させた作動油を油−
冷媒熱交換器に供給するため、この熱交換器において作
動油から冷媒への熱の汲み上げが達成されるので、空気
−冷媒室内熱交換器において冷媒から空気への放熱量が
増大し、室内の暖房を効果的に行なうことができるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例におけるヒートポンプ式空調装
置の概略構成を表わす構成図、第２図は本発明の空調装
置の全体配置図、第３図はコントローラを表わす構成図
５第４図は油回路を切替えるための開閉弁および油路切
替電磁弁を駆動する回路を表わす回路図、第５図、第６
図および第７図はヒートポンプの作動油が流れる回路を
説明するための説明図、第８図は本発明の実施例のヒー
トポンプ制御を示すフローチャート図である。 ２５　・・・　空気−冷媒室内熱交換器、４　！ 冷媒圧縮機、 空気−冷媒室外熱交換器、 減圧装置、 油−冷媒熱交換器。 油圧ポンプ、 メインタンク（油タンク）、 リリーフ弁（油温昇温装置） 昇温回路（油流路）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　油圧機器を備えた車両用ヒートポンプ式空調装
   置であって、冷媒圧縮機と、この冷媒圧縮機の吐出側に
   接続された空気−冷媒室内熱交換器と、前記冷媒圧縮機
   の吸入側に接続された油−冷媒熱交換器と、前記空気−
   冷媒室内熱交換器と前記油−冷媒熱交換器とを結ぶ経路
   に設けられ、かつこの油−冷媒熱交換器の入口側に位置
   した減圧装置と、前記油圧機器駆動用の作動油を貯えた
   油タンク内の作動油を前記油−冷媒熱交換器に供給する
   油流路と、該油流路に設けられた油温昇温装置とを備え
   たことを特徴とする車両用ヒートポンプ式空調装置。