JPH106763A

JPH106763A - 冷暖房装置

Info

Publication number: JPH106763A
Application number: JP16575796A
Authority: JP
Inventors: Yoshitoshi Noda; 圭俊野田
Original assignee: Calsonic Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 1996-06-26
Filing date: 1996-06-26
Publication date: 1998-01-13

Abstract

(57)【要約】【目的】サイクル構成がシンプルな「冷暖房装置」を
提供する。【構成】コンプレッサ６、室内側熱交換器４、第１の
リキッドタンク７ａ、室外側熱交換器５、膨張弁８、お
よび冷却器３がこの順に配管で連結され、室外側熱交換
器５と膨張弁８との間に電磁弁１５ａ，１５ｂと第２の
リキッドタンク７ｂを有する冷媒回収手段１７が設けら
れている。冷房運転時には電磁弁１５ａを開いて過剰冷
媒を一時的に貯留する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ヒートポンプシス
テムを用いた冷暖房装置に関し、特に、サイクル構成が
簡素な冷暖房装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、電気自動車は、走行駆動源が電
気モータであるため、高温のエンジン冷却水を利用する
エンジン搭載車に比べて暖房熱源が不足する。このた
め、従来の電気自動車用冷暖房装置には、冷房のみなら
ず暖房にも冷媒を用いてサイクル運転を行ない、窓曇り
を防止しながら車室内を暖房する除湿ヒートポンプ式エ
アコンが開発されている（例えば、特開平５−２０１２
４３号参照）。

【０００３】この種の電気自動車用冷暖房装置は、図３
に示すように、ダクト２内に、空気を取り入れるブロア
装置１と、冷却器３と、主に暖房運転時に機能する室内
側熱交換器４とが配設され、さらに、ダクト２外に、主
に冷房運転時に機能する室外側熱交換器５が配設されて
いる。

【０００４】これら熱交換器４、５は、サイクル中に設
けられた四方弁９によって暖房運転時と冷房運転時とで
切り換えられ、暖房運転時においては、冷媒が室外側熱
交換器５をバイパスして流れるようにし、コンプレッサ
６からの冷媒は、四方弁９、バイパス通路１１、室内側
熱交換器４、膨張弁８、冷却器３の順に流れる。この過
程において、コンプレッサ６から吐出され四方弁９で室
外側熱交換器５をバイパスしたガス状冷媒は、室内側熱
交換器４で凝縮液化されて放熱を行うので、冷却器３で
冷却された空気は、加熱され車室内が暖房されることに
なる。

【０００５】また、四方弁９とコンプレッサ６の上流側
との間には、冷媒回収用配管１２が設けられ、さらに、
この冷媒回収用配管１２には、電磁弁１０が取り付けら
れている。そして、暖房運転時において、四方弁９によ
り冷媒回収用配管１２と室外側熱交換器５とを連通さ
せ、電磁弁１０を開くことにより、主として室外側熱交
換器５に残留した低圧冷媒をコンプレッサ６の上流側に
導き、冷媒不足を補うようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
エアコンシステムでは、四方弁９及び電磁弁１０に冷媒
の漏洩が生じた場合、冷房運転時又は暖房運転時の何れ
においても、コンプレッサ６から吐出された高圧冷媒が
四方弁９から冷媒回収用配管１２を介して上流側に戻さ
れる虞れがある。また、暖房運転時においては、コンプ
レッサ６から吐出された高圧冷媒が四方弁９から室外側
熱交換器５に流れ込む虞れもある。これにより、室内側
熱交換器４及び冷却器３に導かれる冷媒が不足し、充分
な除湿暖房効果を発揮することができないという問題が
あった。

【０００７】本発明は、上述した課題に鑑みてなされた
もので、漏洩原因となる部品を最小限としたシンプルな
構成の冷暖房装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、コンプレッサ、室内側熱交換器、第１のリキッドタ
ンク、室外側熱交換器、膨張弁、および冷却器がこの順
に配管で連結された冷暖房装置であって、前記室外側熱
交換器と前記膨張弁との間の配管に対して並列に、一対
の開閉弁と当該開閉弁の間に設けられた第２のリキッド
タンクとを有する冷媒回収手段を備えたことを特徴とす
る。

【０００９】請求項２に記載の発明は、暖房運転時にお
いては、少なくとも前記冷媒回収手段の上流側の開閉弁
を開くことを特徴とする。

【００１０】請求項３に記載の発明は、冷房運転時にお
いては、前記一対の開閉弁を閉じることを特徴とする。

【００１１】この冷暖房装置の暖房運転時及び冷房運転
時におけるサイクル作動は、以下のようになる。なお、
サイクル内に封入する冷媒量は、室内側熱交換器での凝
縮が適切に行われるように若干多くする。

【００１２】まず、暖房運転時には、コンプレッサから
吐出された高温高圧のガス状冷媒は、室内側熱交換器に
導かれるが、ここで取入空気との熱交換が行われるので
凝縮液化される。この液状冷媒は、第１のリキッドタン
クで抽出され、この抽出された液状冷媒が室外側熱交換
器に導かれるので、室外側熱交換器では、液状冷媒を過
冷却する放熱のみが行われ、高圧圧力は維持される。

【００１３】この暖房運転時においては、開閉弁が閉じ
ているので、中温高圧の液状冷媒は冷媒回収手段に導か
れることなく、膨張弁に導かれて低温低圧のガス状冷媒
となったのち、冷却器にて取入空気を冷却し、コンプレ
ッサに戻される。このようにして除湿暖房が行われるこ
とになる。

【００１４】一方、冷房運転時には、コンプレッサから
吐出された高温高圧のガス状冷媒は、室内側熱交換器に
導かれるが、ミックスドアを閉じるなどして取入空気と
の熱交換は行われないので、そのままの状態で第１のリ
キッドタンクもそのまま通過して室外側熱交換器に導か
れる。この室外側熱交換器においては、高温高圧のガス
状冷媒は、外気と熱交換しながら凝縮液化されたのち、
冷却器の入口に設けられた膨張弁によって断熱膨張して
低温低圧の液状冷媒となり、冷却器に導かれる。この低
温低圧の液状冷媒は、冷却器において取入空気を冷却し
ながら低温低圧のガス状冷媒となり、コンプレッサに戻
される。このとき、室外側熱交換器と膨張弁との間に冷
媒回収手段が設けられているので、冷房運転時に過剰と
なりがちなサイクル内の冷媒をここで一時的に貯留する
ことができる。

【００１５】このように本発明では、冷房運転時に過剰
となりがちな冷媒を冷媒回収手段に貯留するので、冷房
運転時及び暖房運転時の何れにおいても適切な冷媒量で
サイクルを作動させることができる。

【００１６】また、本発明に係る冷暖房装置は、冷媒回
収手段は、開閉弁とリキッドタンクのみからなる構成で
あり、しかも冷房運転及び暖房運転の何れにおいても冷
媒の循環方向は一定であるので、従来必要とされた四方
弁を省略することができ、これにより、構成部品が少な
くシンプルなサイクルとなる。したがって、製品コスト
や専有スペースの低減のみならず、冷媒の漏洩や作動不
良といった問題も解消することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１及び図２は、本発明の冷暖房
装置を電気自動車用冷暖房装置に適用した実施の形態を
示す概略構成図である。なお、同図中、図３と共通する
部分には同一の符号を付している。

【００１８】本実施の形態に係る電気自動車用冷暖房装
置は、冷房、暖房共に冷媒を用いたサイクル運転を行う
ことによって車室内の冷房と除湿暖房を行うヒートポン
プ式エアコンである。

【００１９】このエアコンのサイクルＣは、コンプレッ
サ６、室内側熱交換器４、第１のリキッドタンク７ａ、
室外側熱交換器５、膨張弁８、及び冷却器３を配管で連
結し、その中に冷媒を封入して構成されている。冷媒の
封入量としては、暖房運転時において、室内側熱交換器
４でガス状冷媒が適切に凝縮する程度に、若干多く封入
することが好ましい。

【００２０】また、図示はしないが、室外側熱交換器５
の背面には、この室外側熱交換器５に空気を送るための
ファン装置が設けられている。

【００２１】さらに、室外側熱交換器５と膨張弁８との
間の冷媒配管１４に並列に、冷媒配管１６が設けられ、
当該冷媒配管１６の入口と出口にそれぞれ電磁弁１５
ａ，１５ｂが取り付けられている。また、これら電磁弁
１５ａ，１５ｂの間には、第２のリキッドタンク７ｂが
設けられている。なお、電磁弁１５ａ，１５ｂの開閉制
御は、冷房運転及び暖房運転の状態に応じて制御される
ので、図外のコントロールパネルから信号が送信される
ようになっている。

【００２２】本実施の形態において、暖房運転時には、
冷媒回収手段１７へのバイパスを抑止する一方で、冷房
運転には、冷媒の一部を冷媒回収手段１７へ分岐させ、
過剰冷媒を一時的に貯留する。すなわち、暖房運転時に
は、電磁弁１５ａ，１５ｂの何れをも閉とし、冷房運転
時には、電磁弁１５ａを開、電磁弁１５ｂを閉若しくは
開とする。

【００２３】このようなサイクルＣは、暖房運転時にお
いても冷房運転時においても、図１及び図２に示すよう
に、コンプレッサ６から吐出された冷媒が、室内側熱交
換器４→リキッドタンク７ａ→室外側熱交換器５→膨張
弁８→冷却器３→コンプレッサ６へと循環する同じ循環
経路が形成される。

【００２４】なお、コンプレッサ６は、電気モータによ
って直接または図示しないベルト等を介して駆動され
る。つまり、バッテリーで、電気自動車の走行駆動とコ
ンプレッサ６の駆動とが行われる。

【００２５】本実施の形態に係る電気自動車用冷暖房装
置は、取入空気の風路を構成するダクト２を有し、上流
側に、ブロアファンとこれを駆動するブロアファンモー
タとから構成されたブロア装置１が設けられ、これによ
り取入空気が車室内に送られる。

【００２６】冷却器３と室内側熱交換器４は、ダクト２
内に、上流側からこの順で配置され、室内側熱交換器４
の上流側には、エアミックスドア１３が回動自在に設け
られ、室内側熱交換器４を通過する風量と当該室内側熱
交換器１３を迂回する風量との比率が調節される。

【００２７】さらに、ダクト２の下流部には、混合室１
８が形成され、この混合室１８では、室内側熱交換器４
を通過した温風と室内側熱交換器４を迂回した冷風とが
混合され、所望の温度の空気流となるように温調され
る。

【００２８】なお、温調された空気は、図示しない各種
の吹出口、例えば、ベント吹出口、フット吹出口、デフ
吹出口等から車室内所定場所に向かって吹き出される。

【００２９】次に、実施の形態の作用を説明する。例え
ば、エアコンスイッチがオンされると、システムが起動
してコンプレッサ６がオンし、車室内の必要とされる空
調状態に応じて電磁弁１５ａ，１５ｂの開閉状態が切り
換えられる。この開閉状態によって、上述したように、
暖房運転時と冷房運転時とで冷媒回収手段１７への冷媒
の分岐が切り換えられる。

【００３０】図１に示すように、温調制御を含む暖房運
転をする場合には、室内側熱交換器４、室外側熱交換器
５及び冷却器３の何れにおいても熱交換が行われるの
で、サイクルＣ内の冷媒は十分に必要となる。したがっ
て、暖房運転時においては、サイクル内の冷媒が冷媒回
収手段７に流れ込まないように、電磁弁１５ａ，１５ｂ
を何れも閉としておく。これにより、サイクルＣ内の冷
媒は、コンプレッサ６→室内側熱交換器４→リキッドタ
ンク７ａ→室外側熱交換器５→膨張弁８→冷却器３→コ
ンプレッサ６という回路を循環する。

【００３１】この過程において、室内側熱交換器４にお
いては、エアミックスドア１３が開いているので、取入
空気との熱交換が行われてこれを加熱する。このとき、
コンプレッサ６からの高温高圧のガス状冷媒は、十分に
凝縮液化して第１のリキッドタンク７ａに流れ込むの
で、室外側熱交換器５には、第１のリキッドタンク７ａ
で抽出された液状冷媒が流れ込む。

【００３２】したがって、当該室外側熱交換器５におい
て行われる熱交換は、冷媒の凝縮液化ではなく、主とし
て液状冷媒の過冷却となり、このため圧力は低下しな
い。この中温高圧の液状冷媒は、膨張弁８によって断熱
膨張して低温低圧のガス状冷媒となったのち、冷却器３
に導かれて取入空気との熱交換が行われる。これによ
り、除湿をともなう暖房が実現され、窓ガラスの曇りを
晴らす機能等を果たすこととなる。

【００３３】なお、温調制御は、室内側熱交換器４の上
流に設けられたエアミックスドア１３の開度を調節する
ことにより行うことができる。

【００３４】図２に示すように、冷房運転をする場合に
は、冷媒回収手段１７の電磁弁１５ａを開くとともに、
エアミックスドア１３を全閉状態かあるいはそれに近い
状態とする。冷房運転時においては、後述するように室
内側熱交換器４は殆ど機能しないので、サイクル内の冷
媒量が過剰となるからである。

【００３５】これにより、サイクルＣ内の冷媒は、コン
プレッサ６→室内側熱交換器４→第１のリキッドタンク
７ａ→室外側熱交換器５→膨張弁８→冷却器３→コンプ
レッサ６という回路、すなわち上述した暖房時と同じ回
路を循環するとともに、室外側熱交換器５から流出した
冷媒の一部は、電磁弁１５ａを通過して第２のリキッド
タンク７ｂへ貯留される。

【００３６】この過程において、コンプレッサ６によっ
て高温高圧となったガス状冷媒は室内側熱交換器４を通
過するが、エアミックスドア１３が全閉されているの
で、熱交換が行われない。したがって、この高温高圧の
ガス状冷媒は、そのままの状態で第１のリキッドタンク
７ａに導かれ、ここもそのまま通過して室外側熱交換器
５に至る。そして、この室外側熱交換器５で凝縮液化し
て中温高圧の液状冷媒となったのち、その一部が第２の
リキッドタンク７ｂに貯留される。残りの中温高圧液状
冷媒は、膨張弁８により断熱膨張して低温低圧のガス状
冷媒となり、冷却器３によって取入空気を冷却すること
ができる。

【００３７】なお、冷房運転から暖房運転に切り替える
場合には、冷媒回収手段１７の第２のリキッドタンク７
ｂに冷媒が残留しているので、電磁弁１５ａを閉じると
ともに電磁弁１５ｂを開き、サイクルＣ内へ冷媒を戻
す。

【００３８】本発明は、上述した実施の形態のみに限定
されるものではなく、特許請求の範囲内において種々改
変することができるものである。例えば、上述した実施
の形態では、電気自動車用冷暖房装置について説明した
が、本発明は、これのみに限定されるものではなく、一
般家庭に使用される通常の冷暖房装置にも適用すること
ができることはいうまでもない。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明によれば、方向制御弁を設けず、しかも冷媒循環方
向を一定にしているので、回路構成がシンプルとなり、
製品コストやスペースの低減に加えて、構成部品からの
冷媒漏洩や作動不良などの問題を解消できる。

【００４０】請求項２及び３に記載の発明によれば、暖
房運転時及び冷房運転時の冷媒量を適切な量とすること
ができるので、冷暖房性能が著しく向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す概略構成図（暖房運
転時）である。

【図２】本発明の実施形態を示す概略構成図（冷房運
転時）である。

【図３】従来の電気自動車用冷暖房装置を示す概略構
成図である。

【符号の説明】

１…ブロア装置、２…ダクト、３…冷
却器、４…室内側熱交換器、５…
室外側熱交換器、６…コンプレッサ、７ａ
…第１のリキッドタンク、７ｂ…第２のリキッドタ
ンク、８…膨張弁、１５ａ…電磁
弁、１５ｂ…電磁弁、１６…冷媒配
管、１７…冷媒回収手段。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コンプレッサ(6) 、室内側熱交換器(4)
、第１のリキッドタンク(7a)、室外側熱交換器(5) 、
膨張弁(8) 、および冷却器(3) がこの順に配管で連結さ
れた冷暖房装置であって、前記室外側熱交換器(5) と前
記膨張弁(8) との間の配管(14)に対して並列に、一対の
開閉弁(15a,15b) と当該開閉弁(15a,15b) の間に設けら
れた第２のリキッドタンク(7b)とを有する冷媒回収手段
(17)を備えたことを特徴とする冷暖房装置。
【請求項２】暖房運転時においては、少なくとも前記
冷媒回収手段(17)の上流側の開閉弁(15a) を開くことを
特徴とする請求項１に記載の冷暖房装置。
【請求項３】冷房運転時においては、前記一対の開閉
弁(15a,15b) を閉じることを特徴とする請求項１又は２
に記載の冷暖房装置。