JPH0413065A - 冷凍サイクル - 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−１ユの利用分野］ 本発明は、エンジン駆動による斗冷媒圧縮機と電動モー
タによって駆動される副冷媒圧縮機を備えた冷凍サイク
ルに関する。

［従来の技術］ 従来より、車両用空気調和装置に適用される冷凍サイク
ルでは、冷媒圧縮機より吐出された冷媒の流通方向を切
り替えることで冷暖房運転を行うし−１−ポンプサイク
ルがある（特開昭６３−５４５Ｃ１２号公報参照）。

このヒートポンプサイクルは、例えば、第５図に示すよ
うに、冷房運転と暖房運転との選択に応じて、冷媒圧縮
機１００より吐出された冷媒の流通方向を切り替える四
方弁１０１を備える。

冷房運転が選択された場合は、冷媒圧縮機１００より吐
出された冷媒が、図中実線矢印で示すように、四方弁１
０１を通過して室外熱交換器１０２に導かれ、その後、
逆止弁１０３→レシーバ１０４→膨脹弁１０５−室内熱
交換器１０６を経て、再び四方弁１０１を通過して冷媒
圧縮機１００に吸引される。この場合、室外熱交換器１
０２が冷媒凝縮器として機能し、室内熱交換器１０６が
冷媒蒸発器として８！能することにより車室内の冷房が
行われる。

また、暖房運転が選択された場合は、冷媒圧縮機１００
より吐出された冷媒が、図中破線矢印で示すように５四
方弁１０１を通過して室内熱交換器１０６に導かれ、そ
の後、逆止弁１０７−レシーバ１０４−膨張弁１０８−
室外熱交換器１０２を経て、再び四方弁１０１を通過し
て冷媒圧縮機１００に吸引される。

この場合には、室外熱交換器１０２が冷媒蒸発器として
機能し、室内熱交換器１０６が冷媒凝縮器として機能す
ることにより車室内の暖房が行われる。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、従来のヒートポンプサイクルは５車両の走行
用エンジン１０９によって冷媒圧縮１１ｆｉｌｏ。

を駆動する方式であるため、例えば、冷房あるいは暖房
を行いながら夜間駐車中に東西で仮眠を取る場合などに
は、冷媒圧縮機１００を駆動するためにエンジン１０９
を作動させなければならない。その結果、排気ガスの放
出による大気汚染問題や騒音問題など生活環境に悪影響
を与える課題を有していた。

本発明は上記事情に基づいてなされたもので、その目的
は、大気汚染や騒音などの問題を伴うことなく、住宅街
や夜間での駐車中（エンジン停止時）に冷暖房運転を行
うことのできる冷凍サイクルを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成するために、車両用エンジンに
より駆動される主冷媒圧縮機と、この主冷媒圧縮機より
吐出された冷媒を循環させる冷媒回路と、前記主冷媒圧
縮機をバイパスして前記冷媒回路に接続されるバイパス
回路と、このバイパス回路に設けられて、電動モータに
より駆動される副冷媒圧縮機と、前記バイパス回路に設
けられ、冷房運転と暖房運転との選択に応じて前記副冷
媒圧縮機より吐出された冷媒の流通方向を切り替える）
Ｌ連方向切替手段と、前記冷媒回路に配設され。

冷房運転時に冷媒凝縮器として機能するとともに、暖房
運転時に冷媒蒸発器として機能する室外熱交換器と、前
記冷媒回路に配設され、冷房運転時に冷媒蒸発器として
機能するとともに、暖房運転時に冷媒凝縮器として機能
する室内熱交換器とを備えたことを技術的手段とする。

［作用］ 上記構成よりなる本発明は以下の作用を有する。

車両走行時には、エンジン駆動による主冷媒圧１？ｉｌ
ｆ！の作動によって冷房運転を行う。この場合、冷媒回
路に配設された室外熱交換器が冷媒凝縮器として機能し
、室内熱交換器が冷媒蒸発器として機能することで車室
内の冷房が行われる。

車両走行時の暖房運転は、例えば、エンジンの冷却水を
熱源とする温水ヒータにより行う。あるいは、本発明の
冷媒回路をヒートポンプサイクルとすることにより、室
内熱交換器を冷媒凝縮器として機能させて暖房運転を行
う。

一方、住宅街や夜間の駐車中に冷暖房運転を行う場合に
は、エンジンを停止し、電動モータによって副冷媒圧縮
機を駆動する。電動モータは、例えば、車載バッテリを
電源とする。この場合、冷房運転と暖房運転との選択に
応じて、流通方向切替ｆ−段による冷媒の流通方向が切
り替えられる。

冷房運転では、上記エンジン駆動の場合と同様に、室外
熱交換器が冷媒凝縮器として機能し、室内熱交換器が冷
媒蒸発器として機能することで車室内の冷房が行われる
。また、暖房運転では、室外熱交換器が冷媒蒸発器とし
て機能し、室内熱交換器が冷媒凝縮器として機能するこ
とで車室内の暖房が行われる。

［発明の効果］ 上記作用を有する本発明によれば、車両走行時には、エ
ンジン駆動による主冷媒圧縮機の作動によって車室内の
冷房を行い、エンジン停止時には、電動モータにより駆
動される副冷媒圧縮機の作動によって、車室内の冷暖房
を行うことができる６従って、住宅街や夜間の駐車中に
冷暖房運転を行う際には、従来のようなエンジン駆動に
よらず、電動モータを駆動源とすることで、エンジン騒
音や、排気ガスの放出による大気汚染などの問題が解決
され、生括環境への悪影響を防止することができる。

［実施例］ 次に、本発明の冷凍サイクルを図面に示す一実施例に基
づき説明する。

第１図は車両用空気調和装置の冷凍サイクルである。

この冷凍サイクル１は、電磁クラッチ２を介して車両の
走行用エンジン３により駆動される主冷媒圧縮機４と、
電動モータ５により駆動される副冷媒圧縮機６とを備え
、主冷媒圧縮ｖ４４の作動による冷房運転、および副冷
媒圧縮機６の作動による冷暖房運転を行うことができる
。

なお、電動モータ５は、車両用バッテリ（第２図参照）
７とは別に柘載された電動モータ５専用のバッテリ（第
２図９照）８より電力の供給を受ける、 主冷媒圧縮機４より吐出された冷媒を循環させる冷媒回
路９には、室外熱交換器１０、レシーバ１１、冷房用膨
脹弁１２、室内熱交換器１３が配設されて冷房サイクル
を精成している。

副冷媒圧縮機６は、主冷媒圧縮機４をバイパスして冷媒
回路９に接続されるバイパス回路１４に設けられている
。そして、このバイパス回路１４には、副冷媒圧縮機６
より吐出された冷媒の流通方向を切り替える四方弁（本
発明の流通方向切替手段）１５が設けられている。

四方弁１５は、冷房運転と暖房運転との選択に応じて、
後述する制御回路１６（第２図参照）を介して通電制御
される。本実施例では、冷房運転のｊＡ択によって非通
電とされ、第１図実線矢印で示すように、副冷媒圧縮機
６の吐出１」６ａと室外熱交換器１０とを連通ずるとと
もに、室内熱交換器１３と副冷媒圧縮機６の吸入口６ｂ
とを連通ずる。

また、暖房運転の選択によって通電され、第１図破線矢
印で示すように、副冷媒圧縮ｆｉ６の吐出口６ａと室内
熱交換器１３とを連通ずるとともに、室外熱交換器１０
と副冷媒圧縮機６の吸入口６ｂとを連通ずる。なお、こ
の四方弁１５は、主冷媒圧縮機４の作動による冷房運転
時には、副冷媒圧縮機６の作動による冷房運転時と同様
に非通電とされる。

」１記の冷媒回路９には、副冷媒圧１？ｉ機６の作動に
よる暖房運転時に、副冷媒圧縮機６より吐出された冷媒
が循環する冷媒流路の一部を成す暖房用冷媒流路１７が
接続されている。この暖房用冷媒流路１７は、室外熱交
換器１０とレシーバ１１の吐出通路１１ａ、およびレシ
ーバ１１の流入通路１１ｂと室内熱交換器１３とをそれ
ぞれ連結するらので、暖房運転時に冷媒蒸発器として機
能する室外熱交換器１０の上流には暖房用膨張弁１８が
配設されている。また、レシーバ１１と室内熱交換器１
３の間には、冷房運転時に室外熱交換器１０より流出し
た冷媒が暖房用冷媒流路１７を通って室内熱交換器１３
に流入するのを防止する逆止弁１９が設けられている。

同様に、室外熱交換器１０とレシーバ１１との間を結ぶ
冷媒回路９には、暖房運転時に室内熱交換器１３より流
出した冷媒が室外熱交換器１０に流入するのを防止する
逆止弁２０が設けられている。

また、主冷媒圧縮機４の上流（バイパス回路１４どの分
岐点より下流）には、冷媒回路９を開閉する電磁弁２１
が設けられている。この電磁弁２１は制御回路１６によ
って通電制御され、主冷媒圧縮機４の作動による冷房運
転時に通電されて開弁し、副冷媒圧縮機６の作動による
冷暖房運転時に非通電とされて閉弁する。

本実施例の空気調和装置は、使用者が操作する選択スイ
ッチ（第２図参照）２２の設定に応じて、主冷奴圧縮機
４の作動による冷房運転、副冷媒圧縮機６の作動による
冷房運転、および副冷媒圧縮ｆｉ６の作動による暖房運
転を選択することができる。なお、車両走行時の暖房運
転は、エンジン３の冷却水を熱源とする温水ヒータ（図
示しない）によって行われる。

制御回路１６は、第２図の電気回路図に示すように、例
えば、選択スイッチ２２を主冷媒圧縮機４の作動による
冷房運転（図中ａ点）に設定すると、車両用バッテリ７
を電源として、四方弁１５、電磁弁２１の通電制御を行
うとともに、室外熱交換器１０に送風する室外用ファン
２３、室内熱交換器１３に送風する室内用ファン２４、
電磁クラッチ２の通電制御を行う。この電磁クラッチ２
は、室内熱交換器１３のフロスト防止のために、室内熱
交換器１３の吹出温度を検出する吹出温度センサ２５の
検出値に基づき０Ｎ−ＯＦＦ制御される。

なお、室外用ファン２３および室内用ファン２４は、エ
ンジン駆動時の最大電圧１２Ｖ以下で駆動される。

また、室内用ファン２４は、コントロールパネルのレバ
ー（図示しない）操作により、好みの風量に調節される
（レバー操作に伴う抵抗値変化に基づき、１２Ｖ以下の
任意電圧でファン回転数が制御される）。

選択スイッチ２２を副冷媒圧縮ｆｉ６の作動による冷房
運転（図中す点）あるいは暖房運転（図中Ｃ点）に設定
すると、バッテリ８を電源として、四方弁１５、電磁弁
２１の通電制御を行うとともに、室外用ファン２３、室
内用ファン２４、電動モータ５の通電制御を行う。この
電動モータ５は、冷房運転時には、上記のエンジン駆動
の場合と同様に、室内熱交換器１３のフロス１〜防止の
ために、吹出温度センサ２５の検出値に基づき０Ｎ−Ｏ
ＦＦ制御される。また、暖房運転時には、室外熱交換器
１０のフロスト防止のために、冷媒回路９の冷媒配管な
どに取り付けられて冷媒の温度を検出する冷媒温度セン
サ２６の検出値に基づきＯＮ−叶［制御される。

なお、副冷媒圧縮ＰｌＢの作動による冷暖房運転を行う
場合には、通常の車両走行時における冷暖房運転の場合
と比較して熱負荷が小さい。従って、室外用ファン２３
および室内用ファン２４は、バッテリ消費電力を少なく
するため、エンジン駆動時の最大電圧１２Ｖを、例えば
、６Ｖ以下で駆動する。

そして、室内用ファン２４は、６■以下の任意電圧で、
レバー操作により好みの風量に調節される。

ここで、制御回路１６の作動を、第３図に示すフローチ
ャートに基づき説明する。

まず、ステップＳ１で、選択スイッチ２２が主冷媒圧縮
機４の作動による冷房運転に設定されたか否かを判断す
る。

ステップＳ１の判断結果がＹＥＳの場合には、ステップ
Ｓ２で車両用バッテリ７が使用される。そして、ステッ
プＳ３で、室外用ファン２３、室内用ファン２４、電磁
弁２１への通電を行う。

その後、ステップＳ４で、吹出温度センサ２５の検出値
に基づき電磁クラッチ２の０Ｎ−ＯＦＦ制御を行う。

なお、この場合、四方弁１５は非通電とされている。

ステップＳ１の判断結果がＮＯの場合には、ステップＳ
５で選択スイッチ２２が副冷媒圧縮機６の作動による冷
房運転に設定されたか否かを判断する。

ステ・ツブＳ５の判断結果がＹ［Ｓの場合には、ステッ
プＳ６で電動モータ５専用のバッテリ８が使用される。

そして、ステップＳ７で、バッテリ８の最大電圧を６ｖ
に下げて、室外用ファン２３および室内用ファン２４へ
の通電を行う。

その後、ステップＳ８で、吹出温度センサ２５の検出値
に基づき電動モータ５の０Ｎ−ＯＦＦ制御を行う。

なお、この場合、電磁弁２１は非通電で１７１弁してい
る。また、四方弁１５は非通電のままで冷房側に設定さ
れている。

ステップＳ５の判断結果がＮＯの場合には、ステップＳ
９で選択スイッチ２２が副冷媒圧縮機６の作動による暖
房運転に設定されたが否かを判断する。

ステップＳ９の判断結果がＮＯの場合には、ステップＳ
１に戻る。

ステップＳ９の判断結果がＹＥＳの場合には、ステップ
８１０′″Ｃ′電動モータ５専用のバッテリ８が使用さ
れる。そして、ステップＳ１１で四方弁１５への通電を
行う。

次に、ステップＳｉ２でバッテリ８の最大電圧を６Ｖに
下げて、室外用ファン２３および室内用ファン２４への
通電を行う。

そして、ステップ３１３で、冷媒温度センサ２６の検出
値に基づき電動モータ５のＯＮ−叶［制御を行う。

次に、本実施例の作動を説明する。

ア）主冷媒圧縮１ｆ１４の作動による冷房運転の場合。

エンジン３駆動により、電磁クラッチ２を介して主冷媒
圧１ｉｉｉ４が作動する。

主冷媒圧縮Ｆ１４より吐出された冷媒は、室外熱交換器
１０−逆止弁２０−・レシーバ１１−ン冷房用１ｉｊ脹
弁１２→室内熱交換器１３→電磁弁２１を流れ、再び主
冷媒圧ｍ機４に吸引されて冷媒回路９を循環する。

室内熱交換器１３で低温・低圧の冷媒と熱交換されて冷
却された空気が、室内用ファン２４によつ°Ｃ車室内に
吐出されることにより車室内の冷房が行われる。

この冷房運転では、四方弁１５が非通電とされて、四方
弁１５の通路が冷房側（第１図実線矢印で示す）に設定
されているため、主冷媒圧ｗＪ機４の吐出口４ａと副冷
媒圧縮機６の吐出口６ａとが四方弁１５を介して連通ず
るが、副冷媒圧縮機６の吐出１」６ａに設けられた吐出
弁（図示しない）が逆Ｊ弁として作用するため、主冷媒
圧縮機４より吐出された冷奴か、副冷媒圧縮機６を通過
してバイパス回路１４を循環することはない。

同様に、室内熱交換器１３と副冷媒圧縮機６の吸入口６
ｂとが四方弁１５を介して連通ずるが、副冷媒圧縮機６
の下流側が高圧となるため、室内熱交換器１３を流出し
た冷媒が、バイパス回路１４を通って主冷媒圧縮機４の
下流側に流れることはない。

イ）副冷媒圧縮１ｆｉ６の作動による冷房運転の場合。

電動モータ５の駆動により副冷媒圧縮機６が作動する。

副冷媒圧縮機６より吐出された冷媒は、冷房側に設定さ
れた四方弁１５を通過して冷媒回路９に流入し、室外熱
交換器１０−→逆止弁２０−レシーバ１１−冷房用膨脹
弁１２→室内熱交換器１３を流れた後、電磁弁２１が閉
じていることでバイパス回路１４に流入し、再び四方弁
１５を通過して副冷媒圧縮機６に吸引される。

つ）副冷媒圧縮機６の作動による暖房運転の場合。

電動モータ５の駆動により副冷媒圧１？ｉａ！６が作動
する。

副冷媒圧縮機６より吐出された冷媒は、暖房側に設定さ
れた四方弁１５を通過して冷媒回路９に流入し、室内熱
交換器１３を通過した後、暖房用冷媒流路１１に流入し
、逆止弁１９−レシーバ１１→暖房用膨脹弁１８→室外
熱交換器１０を流れた後、バイパス回路１４に流入し、
再び四方弁１５を通過して副冷媒圧縮機６に吸引される
。

この場合、室外熱交換器１０が冷媒蒸発器として機能し
、室内熱交換器１３が冷媒凝縮器として機能することに
より、室内熱交換器１３で高温・高圧の冷奴と熱交換さ
れて加熱された空気が、室内用ファン２４によって車室
内に吐出されることにより車室内の暖房が行われる。

このように、本実施例では、車両走行時には、エンジン
３駆動による主冷媒圧縮機４の作動によって冷房運転を
行うとともに、エンジン冷却水の供給を受けた温水ヒー
タによって暖房運転を行うことができる。

そして、エンジン３の停止時には、電動モータ５により
駆動される副冷媒圧縮機６の作動によって冷暖房運転を
行うことができる。

従って、住宅街や夜間の訃車中に冷暖房運転を行う際に
は、従来のようなエンジン駆動によらず、電動モータ５
を駆動源とすることで、エンジン騒音や、排気ガスの放
出による大気汚染などの問題が解決され、生活環境への
悪影響を防止することができる。

また、本実施例の冷凍サイクル１では、主冷媒圧縮機４
の作動による冷房運転と副冷媒圧１？ｉ＃Ｒ６の作動に
よる冷暖房運転とで、室外熱交換器１０、室内熱交換器
１３、レシーバ１１などの機能部品を共用することがで
きる。従って、通常のエンジン駆動による冷凍サイクル
の他に、電動モータの駆動による冷凍サイクルを追加し
、た場合と比較して、コストの」−昇を低く抑えること
ができるとともに、取付スペースの増加を極力少なくす
ることができる。

なお、本実施例では、車両用バッテリ７の他に、電動モ
ータ５の電源用としてのバッテリ８を搭載したが、車両
用バッテリ７を電動モータ５の電源用として使用するこ
とで、バッテリ８を省略しても良い。但し、この場合に
は、電動モータ５の駆動時にバッテリ電圧を監視して、
エンジン始動ができるように過放電を防止する必要があ
る。

主冷媒圧縮機４の作動による冷房運転時に、四方弁１５
を非通電として、四方弁１５の通路を冷房側に設定する
ことで、主冷媒圧縮機４より吐出された冷媒が副冷媒圧
縮機６を循環するのを防止したが、バイパス回路１４に
電磁弁を設けて、主冷媒圧縮機４の作動による冷房運転
時には、その電磁弁をＪ［通電として閉弁するようにし
ても良い。

本実施例の冷凍サイクル１は、主冷媒圧縮機４の作動に
よる冷房運転と副冷媒圧縮１６の作動による冷暖房運転
とを行うことができるが、冷媒回路９をヒートポンプサ
イクルとして構成することで、主冷媒圧縮機４の作動に
よる暖房運転を行うことができるように構成し“Ｃも良
い。

次に本発明の第２実施例を説明する。

第４図は本実施例の冷凍サイクル１である。

本実施例では、車室内のフロンｌ−側とリヤ側とにそれ
ぞれ室内熱交換器が配置される。

冷凍サイクル１は、第１実施例で示した室内熱交換器１
３をリヤ側熱交換器１３とし、このリヤ側熱交換器１３
と並列にフロント側熱交換器２７が配設される。そして
フロント側熱交換器２７の上流にはフロント側冷房用９
５脹弁２８が配設され、このフロント側冷房用膨脹弁２
８およびリヤ側冷房用膨脹弁１２の上流には、それぞれ
制御回路１６によって通電制御される電磁弁２９および
電磁弁３０が設けられている。この電磁弁２９．３０は
、通電時に開弁し、非通電時に閉弁する。なお、図中の
符号３１は、フロント側熱交換器２７に送風するフロン
ト側室内用ファンである。

従って、主冷媒圧縮機４の作動による冷房運転の場合に
は、電磁弁２９．３０が通電されてそれぞれ開弁するこ
とにより、レシーバ１１を流出した冷媒がフロント側と
リヤ側とに分岐し、フロント側は、電磁弁２９−・フロ
ント側冷房用膨脹弁２８−フロント側熱交換器２７を流
れて主冷媒圧縮機４に吸引され、リヤ側は、電磁弁３０
→リヤ側冷房用膨脹弁１２−リヤ側熱交換器１３→電磁
弁２１を流れて主冷媒圧Ｗ４機４に吸引される。これに
より、フロント側とリヤ側とでそれぞれ冷房運転を行う
ことができる。

また、副冷媒圧縮機６の作動による冷暖房運転の場合に
は、フロン１〜側の電磁弁２９を非通電として閉弁する
ことにより、冷媒運転では、レシーバ１１を流出した冷
媒が、電磁弁３０−・リヤＩＩＩ冷房用膨脹弁１２−　
リヤ側熱交換器１３を流れて、フロントｆｔ１ｌｌ熱交
換器２７へは流れないため、リヤ側のみ冷房を＜−ｊう
ことができる。また、暖房運転では、上記第１実施例の
場合と同様に、副冷媒圧ｍ機Ｇより吐出した冷媒が、四
方弁１５を通過してリヤ側熱交換５１３を流れた後、暖
房用冷媒流路１７を通っ°Ｃレシーバ１１に流入し、フ
ロント側熱交換器２７へは流れないため、リヤ側のみ暖
房を行うことができる。

つまり、夜間の仮眠時などに、副冷媒圧縮Ｆ１６の作動
による冷暖房運転を行う場合には、重両走行時における
冷暖房運転と比較して冷暖房能力を小さくできるため、
リヤ側熱交換器１３を機能させるだけで十分である。

なお、第４図に示す冷凍サイクル１において、フロンｌ
−側熱交換器２７とリヤ側熱交換器１３とを交換して、
フロント側のみ冷暖房を行うようにしても良い。

また、主冷媒圧１ｉ！機４の作動による冷房運転の場合
に、電磁弁２９と電磁弁３０のどちらか一方を非通電と
して閉弁することにより、フロント側熱交換器２７ある
いはリヤ側熱交換器１３の一方のみを使用して冷房運転
を行うことも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の第１実施例を示すもので
、第１図は車両用空気調和装置の冷凍サイクル図、第２
図は本実施例に係る電気回路図、第３図は制御回路の作
動を示すフローチャート、第４図は本発明の第２実施例
を示すもので２車両用空気調和装置の冷凍サイクル図、
第５図は従来技術によるし−ｌ−ポンプサイクル図であ
る。 図中 １・・冷凍サイクル　３・・・エンジン４−・・主冷媒
圧縮機　５・・・電動モータ６・・・副冷媒圧縮４１％
９・・・冷媒回路１０・・・室外熱交換器　１３・・室
内熱交換器１４・・・バイパス回路　１５・・・四方弁
（流通方向切替手段）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）（ａ）車両用エンジンにより駆動される主冷媒圧
   縮機と、 （ｂ）この主冷媒圧縮機より吐出された冷媒を循環させ
   る冷媒回路と、 （ｃ）前記主冷媒圧縮機をバイパスして前記冷媒回路に
   接続されるバイパス回路と、 （ｄ）このバイパス回路に設けられて、電動モータによ
   り駆動される副冷媒圧縮機と、 （ｅ）前記バイパス回路に設けられ、冷房運転と暖房運
   転との選択に応じて前記副冷媒圧縮機より吐出された冷
   媒の流通方向を切り替える流通方向切替手段と、 （ｆ）前記冷媒回路に配設され、冷房運転時に冷媒凝縮
   器として機能するとともに、暖房運転時に冷媒蒸発器と
   して機能する室外熱交換器と、（ｇ）前記冷媒回路に配
   設され、冷房運転時に冷媒蒸発器として機能するととも
   に、暖房運転時に冷媒凝縮器として機能する室内熱交換
   器と を備えた冷凍サイクル。