(57)【要約】【課題】ＣＯＰを悪化させずに２次冷媒の加熱および２次冷媒の冷却を行なうこと。【解決手段】コンプレッサ１０１は、１次冷媒を圧縮して加熱する。コンデンサ１０２は、１次冷媒と２次冷媒との間の熱交換により２次冷媒を加熱する。エバポレータ１０６は、１次冷媒と２次冷媒との間の熱交換により２次冷媒を冷却する。昇温部１０９、１１０は、コンデンサ１０２により加熱された２次冷媒と空気との間の熱交換により外部に対して温熱を供給する。冷却部１１２、１１３は、エバポレータ１０６により冷却された２次冷媒と空気との間の熱交換により外部に対して冷熱を供給する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次冷媒を圧縮して前記１次冷媒を加熱するコンプレッサと、
前記コンプレッサにより加熱された前記１次冷媒と暖房用２次冷媒との間の熱交換により前記暖房用２次冷媒を加熱するコンデンサと、
前記コンデンサにより加熱された前記暖房用２次冷媒により空気を昇温する昇温部と、
前記コンデンサにより熱交換された前記１次冷媒を冷却する膨張弁と、
前記膨張弁により冷却された前記１次冷媒と冷房用２次冷媒との間の熱交換により前記冷房用２次冷媒を冷却するエバポレータと、
前記エバポレータにより冷却された前記冷房用２次冷媒により空気を冷却する冷却部と、
前記コンプレッサから流出した前記１次冷媒が、前記コンデンサ、前記膨張弁、前記エバポレータ、前記コンプレッサの順に循環する第１循環路と、
前記コンデンサから流出した前記暖房用２次冷媒が、前記昇温部、前記コンデンサの順に循環する第２循環路と、
前記エバポレータから流出した前記冷房用２次冷媒が、前記冷却部、前記エバポレータの順に循環する第３循環路と、
を具備するエアコンディショナ。
【請求項２】
所定の設定温度になるように、前記昇温部に供給される前記暖房用２次冷媒の供給量と、前記冷却部に供給される前記冷房用２次冷媒の供給量とを制御する制御手段、をさらに具備する、
請求項１記載のエアコンディショナ。
【請求項３】
前記昇温部と前記冷却部との双方を連通する空気流路部を有し、
前記空気流路部は、
前記冷却部で冷却された空気を、前記昇温部で昇温することにより除湿を行う請求項１記載のエアコンディショナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば車両に設けられ、暖房機能と冷房機能とを有するエアコンディショナに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のエアコンディショナ（車両用熱制御装置）は、１次冷媒を用いた１次サイクル（室外側サイクル）によって温熱または冷熱を生成し、生成した温熱または冷熱により熱交換器において２次冷媒を昇温または冷却する（例えば、特許文献１）。また、従来の車両用熱制御装置は、昇温または冷却された２次冷媒で空気を昇温または冷却することにより、車室内を暖房または冷房する。
【０００３】
また、従来の車両用熱制御装置では、除湿する場合に、最初に冷房により空気を冷却し、その後、暖房に切り換えて、冷却した空気を昇温して車室内に送風する。また、従来の車両用熱制御装置では、車室内を設定した温度に維持するために、冷風と暖風とを切り換えて車室内に送風する。即ち、暖房運転時において車室内の温度が上昇し過ぎた場合には、冷房に切り換えて冷却した空気を車室内に送風する。一方、冷房運転時において車室内の温度が低下し過ぎた場合には、暖房に切り換えて昇温した空気を車室内に送風する。
【０００４】
従来の車両用熱制御装置では、上記のような暖房と冷房との切り換えを、四方弁を用いて１次冷媒の流路を変更することにより行う。具体的には、四方弁は、暖房運転時におけるコンプレッサから中間熱交換機に向かう流路と、冷房運転時におけるコンプレッサから室外熱交換機を経由して中間熱交換機に向かう流路とを切り換える。このように四方弁を切り換えることにより、暖房運転と冷房運転とを交互に行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２０９０７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のエアコンディショナにおいては、暖房と冷房の両方を使用する際に、四方弁により１次サイクルにおける流路を切り換える必要があった。また、従来のエアコンディショナにおいては、温度調整を行うには１次冷媒の流量を調整する必要があった。このような切り換え、または、冷媒の流量調整を行うことはＣＯＰ（Coefficient of Performance：成績係数）の低下を招いてしまうという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、ＣＯＰを悪化させずに２次冷媒の加熱および２次冷媒の冷却を行なうことができるエアコンディショナを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のエアコンディショナは、１次冷媒を圧縮して前記１次冷媒を加熱するコンプレッサと、前記コンプレッサにより加熱された前記１次冷媒と暖房用２次冷媒との間の熱交換により前記暖房用２次冷媒を加熱するコンデンサと、前記コンデンサにより加熱された前記暖房用２次冷媒により空気を昇温する昇温部と、前記コンデンサにより熱交換された前記１次冷媒を冷却する膨張弁と、前記膨張弁により冷却された前記１次冷媒と冷房用２次冷媒との間の熱交換により前記冷房用２次冷媒を冷却するエバポレータと、前記エバポレータにより冷却された前記冷房用２次冷媒により空気を冷却する冷却部と、前記コンプレッサから流出した前記１次冷媒が、前記コンデンサ、前記膨張弁、前記エバポレータ、前記コンプレッサの順に循環する第１循環路と、前記コンデンサから流出した前記暖房用２次冷媒が、前記昇温部、前記コンデンサの順に循環する第２循環路と、前記エバポレータから流出した前記冷房用２次冷媒が、前記冷却部、前記エバポレータの順に循環する第３循環路と、を具備する構成を採る。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ＣＯＰを悪化させずに２次冷媒の加熱および２次冷媒の冷却を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態に係るエアコンディショナの構成を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係るエアコンディショナ１００の構成を示すブロック図である。
【００１３】
コンプレッサ１０１は、車両の減速時において図示しない発電機で発生した回生エネルギにより駆動する。コンプレッサ１０１は、１次冷媒を圧縮して１次冷媒を加熱し、加熱した１次冷媒をコンデンサ１０２に供給する。
【００１４】
コンデンサ１０２は、コンプレッサ１０１から供給された１次冷媒と循環ポンプ１１５から供給された２次冷媒との間で熱交換し、１次冷媒を液相にするとともに２次冷媒を加熱する。コンデンサ１０２は、液相にした１次冷媒を気液分離部１０３に供給し、加熱した２次冷媒を蓄熱部１０８に供給する。
【００１５】
気液分離部１０３は、コンデンサ１０２から供給された１次冷媒から、液相の１次冷媒と気相の１次冷媒とを分離し、液相の１次冷媒のみを取り出す。気液分離部１０３は、取り出した液相の１次冷媒を制御弁１０４に供給する。
【００１６】
制御弁１０４は、エアコン制御部１０７の制御に従って、気液分離部１０３から膨張弁１０５に供給する１次冷媒の流量を調整する。
【００１７】
膨張弁１０５は、制御弁１０４より流入する１次冷媒の圧力を減圧して１次冷媒を冷却し、冷却した１次冷媒をエバポレータ１０６に供給する。
【００１８】
エバポレータ１０６は、膨張弁１０５から供給された１次冷媒を蒸発させて、その気化熱により１次冷媒と循環ポンプ１１６から供給された２次冷媒との間で熱交換し、２次冷媒を冷却する。エバポレータ１０６は、熱交換した１次冷媒をコンプレッサ１０１に供給し、冷却した２次冷媒を蓄冷部１１１に供給する。
【００１９】
エアコン制御部１０７は、設定された湿度または温度を維持するために、蓄熱部１０８から昇温部１０９に供給する２次冷媒の供給量、及び蓄冷部１１１から冷却部１１２に供給する２次冷媒の供給量を制御する。
【００２０】
即ち、エアコン制御部１０７は、蓄熱部１０８から昇温部１０９に供給する２次冷媒の流量を制御することにより、昇温部１０９及び昇温部１１０から外部に対して供給する温熱の量を制御する。エアコン制御部１０７は、蓄冷部１１１から冷却部１１２及び冷却部１１３に供給する２次冷媒の流量を制御することにより、冷却部１１２及び冷却部１１３から外部に対して供給する冷熱の量を制御する。
【００２１】
エアコン制御部１０７は、設定された湿度または温度を維持するために、制御弁１０４から膨張弁１０５に供給する１次冷媒の供給量を制御する。エアコン制御部１０７は、設定された湿度または温度を維持するために、循環ポンプ１１５からコンデンサ１０２に供給する２次冷媒の供給量、及び循環ポンプ１１６からエバポレータ１０６に供給する２次冷媒の供給量を制御する。エアコン制御部１０７は、設定された湿度または温度を維持するために、昇温部１１０から供給された２次冷媒と、冷却部１１３から供給された２次冷媒との間の混合部１１４における熱交換を制御する。
【００２２】
蓄熱部１０８は、コンデンサ１０２から供給される２次冷媒を一旦蓄積する。蓄熱部１０８は、エアコン制御部１０７により制御された流量の２次冷媒を昇温部１０９に供給する。
【００２３】
昇温部１０９は、蓄熱部１０８から供給された２次冷媒と空気との間の熱交換により外部に対して温熱を供給し、空気を昇温する。この際、昇温部１０９は、対象となる部位をエアコン制御部１０７において設定された湿度に保つために、冷却部１１２により冷却された空気に対して、必要な量の温熱を供給する。昇温部１０９は、温熱を供給した２次冷媒を昇温部１１０に供給する。ここで、上記の対象となる部位は、例えば車両の車室内または車両に搭載されている電池等である。
【００２４】
昇温部１１０は、昇温部１０９から供給された２次冷媒と空気との間の熱交換により外部に対して温熱を供給し、空気を昇温する。この際、昇温部１１０は、対象となる部位をエアコン制御部１０７において設定された温度に保つために、必要な量の温熱を供給する。昇温部１１０において２次冷媒より温熱を供給された空気は、暖風として車室内に送風される。また、昇温部１１０は、温熱を供給した２次冷媒を混合部１１４に供給する。
【００２５】
蓄冷部１１１は、エバポレータ１０６から供給される２次冷媒を一旦蓄積する。蓄冷部１１１は、エアコン制御部１０７により制御された流量の２次冷媒を冷却部１１２に供給する。
【００２６】
冷却部１１２は、蓄冷部１１１から供給された２次冷媒と空気との間の熱交換により外部に対して冷熱を供給し、空気を冷却する。この際、冷却部１１２は、対象となる部位をエアコン制御部１０７において設定した湿度に保つために、必要な量の冷熱を供給する。冷却部１１２は、冷熱を供給した２次冷媒を冷却部１１３に供給する。ここで、上記の対象となる部位は、例えば車両の車室内または車両に搭載されている電池等である。
【００２７】
冷却部１１３は、冷却部１１２から供給された２次冷媒と空気との間の熱交換により外部に対して冷熱を供給し、空気を冷却する。この際、冷却部１１３は、対象となる部位をエアコン制御部１０７において設定した温度に保つために、必要な量の冷熱を供給する。冷却部１１３において２次冷媒より冷熱を供給された空気は、冷風として車室内に送風される。冷却部１１３は、冷熱を供給した２次冷媒を混合部１１４に供給する。
【００２８】
混合部１１４は、昇温部１１０から供給され、エアコン制御部１０７により制御された所定量の２次冷媒と、冷却部１１３から供給され、エアコン制御部１０７により制御された所定量の２次冷媒との間で熱交換を行う。混合部１１４は、熱交換を行った２次冷媒の各々を、循環ポンプ１１５及び循環ポンプ１１６に各々供給する。
【００２９】
循環ポンプ１１５は、混合部１１４から２次冷媒の供給を受け、エアコン制御部１０７により制御された流量の２次冷媒をコンデンサ１０２に供給する。
【００３０】
循環ポンプ１１６は、エアコン制御部１０７の制御に従って、混合部１１４から供給された２次冷媒をエバポレータ１０６に供給する。
【００３１】
第１循環路１５０は、コンプレッサ１０１から流出した１次冷媒を、コンデンサ１０２、気液分離部１０３、制御弁１０４、膨張弁１０５、エバポレータ１０６及びコンプレッサ１０１の順番で循環させる。
【００３２】
第２循環路１６０は、コンデンサ１０２から流出した２次冷媒を、蓄熱部１０８、昇温部１０９、昇温部１１０、混合部１１４、循環ポンプ１１５及びコンデンサ１０２の順番で循環させる。
【００３３】
第３循環路１７０は、エバポレータ１０６から流出した２次冷媒を、蓄冷部１１１、冷却部１１２、冷却部１１３、混合部１１４、循環ポンプ１１６及びエバポレータ１０６の順番で循環させる。
【００３４】
即ち、本実施の形態では、第１循環路１５０と、第２循環路１６０と、第３循環路１７０との３つの独立した循環路を設ける。特に、本実施の形態では、２次冷媒が流れる循環路として、互いに独立した流路である第２循環路１６０と第３循環路１７０とを設けたことを特徴とするものである。さらに、本実施の形態では、第２循環路１６０を暖房専用に使用し、第３循環路１７０を冷房専用に使用するものである。
【００３５】
昇温・冷却部１８０は、昇温部１０９と冷却部１１２とを連通する空気流路部である。昇温・冷却部１８０は、冷却部１１２から供給する冷熱により一旦空気を冷却し、その後、昇温部１０９から供給する温熱により、冷却した空気を昇温して送風する。これにより、昇温・冷却部１８０は、除湿を行う。
【００３６】
上記の構成を有するエアコンディショナ１００では、２次冷媒の循環路を２つ有することにより、ＣＯＰを悪化させずに効率の良い状態で温熱と冷熱との両方の熱生成を行うことができる。すなわち、１次サイクルと２つの２次サイクルとを有し、１次サイクルにおいて、コンプレッサーの効率が最も良い回転数において、温熱（冷熱）を生成し、２次サイクルで温熱または冷熱を調整することで、ユーザーが必要な時に必要なだけ、効率よく温熱または冷熱をユーザーに提供することが可能となる。
【００３７】
次に、エアコンディショナ１００の動作について、図１を用いて説明する。
【００３８】
まず、第２循環路１６０を循環する２次冷媒は、コンデンサ１０２において１次冷媒との間の熱交換により温熱を与えられ、その後、蓄熱部１０８に供給される。また、第３循環路１７０を循環する２次冷媒は、エバポレータ１０６において１次冷媒との間の熱交換により冷熱を与えられ、その後、蓄冷部１１１に供給される。
【００３９】
次に、蓄熱部１０８は、２次冷媒を一旦蓄積する。また、蓄冷部１１１は、２次冷媒を一旦蓄積する。
【００４０】
次に、エアコン制御部１０７は、設定された湿度または温度を維持するために、蓄熱部１０８から昇温部１０９に供給する２次冷媒の流量を制御する。また、エアコン制御部１０７は、設定された湿度または温度を維持するために、蓄冷部１１１から冷却部１１２に供給する２次冷媒の流量を制御する。
【００４１】
次に、冷却部１１２は、冷却された２次冷媒により空気を冷却するとともに、昇温部１０９は、冷却部１１２により冷却された空気を、加熱された２次冷媒により昇温する。これにより、エアコンディショナ１００は、昇温部１０９により昇温した空気を、除湿した空気として送風することができる。
【００４２】
次に、冷却部１１３は、冷却された２次冷媒により空気を冷却する。また、昇温部１１０は、加熱された２次冷媒により空気を昇温する。これにより、エアコンディショナ１００は、昇温部１１０により昇温された空気と、冷却部１１３により冷却された空気とを交互に送風することができる。
【００４３】
次に、混合部１１４は、第２循環路１６０を循環する２次冷媒と、第３循環路１７０を循環する２次冷媒との間で熱交換を実施する。
【００４４】
次に、循環ポンプ１１５は、混合部１１４から供給された２次冷媒をコンデンサ１０２に供給する。また、循環ポンプ１１６は、混合部１１４から供給された２次冷媒をエバポレータ１０６に供給する。
【００４５】
以上のように、本実施の形態において、１次冷媒が循環する第１循環路１５０とは別に、２次冷媒が循環する第２循環路１６０と第３循環路１７０とを設ける。これにより、第２循環路１６０を循環する２次冷媒は、コンデンサ１０２で発生する温熱を与えられる。また、第３循環路１７０を循環する２次冷媒は、エバポレータ１０６から冷熱を与えられる。このように、本実施の形態におけるエアコンディショナ１００では、２次冷媒の循環によって温熱及び冷熱の運搬を同時に行うことができる。
【００４６】
エアコンディショナ１００における除湿動作では、車室内または車室外の空気を冷却部１１２により一旦冷却し、空気中の水分を取り除く。その後、冷却された空気を、昇温部１０９により昇温し、車室内に送風する。車室内に送風される空気は空気中の水分を取り除いたものであるので、車室内の湿度を低くすることができる。また、除湿動作の際には、四方弁による第１循環路１５０の切り換え操作をすることなく、冷却部１１２により空気を冷却した後、直ちに昇温部１０９により空気を昇温することができる。
【００４７】
このように、本実施の形態では、２次冷媒の循環路を２つ有するので、ＣＯＰを悪化させずに２次冷媒の加熱および２次冷媒の冷却を行なうことができる。
【００４８】
また、本実施の形態では、第２循環路により温熱を供給すると共に、第３循環路により冷熱を供給することにより、２次冷媒の加熱と２次冷媒の冷却とを同時に行うことができる。これにより、本実施の形態によれば、冷房から暖房への切り換えを伴う除湿に要する時間を短縮することができる。また、本実施の形態によれば、熱交換器内に温熱または冷熱が残存しないので、車室内の設定温度を維持する際に、暖風と冷風との切り換えに要する時間を短縮することができる。
【００４９】
また、本実施の形態では、第２循環路により車内へ熱を供給し、第３循環路により電池等のデバイスに冷熱を供給することにより、車室内を暖房しながら発熱する電池等のデバイスを冷やすことができる。
【００５０】
なお、本実施の形態において、昇温部及び冷却部を各々２つずつ設けたが、本発明はこれに限らず、必要に応じて、昇温部及び冷却部を各々１つまたは各々３つ以上の任意の数だけ設けることができる。また、昇温部及び冷却部の数は異なっていてもよい。
【００５１】
また、本実施の形態において、第２循環路及び第３循環路を循環する２次冷媒は、同一である必要はない。この場合、第２循環路を循環する２次冷媒は、コンデンサから温熱を吸収するので、高い温度に対して良好な熱運搬特性を有するものが好ましい。また、第３循環路を循環する２次冷媒は、エバポレータに対して温熱を供給するため、温度は低くなる。従って、第３循環路を循環する２次冷媒は、低い温度でも熱運搬特性を損なわないものが好ましい。
【００５２】
また、本発明において、２次冷媒として気液２相冷媒を用いた場合に、２次冷媒には、内圧の変動等から第２循環路及び第３循環路に対して、高い耐圧性及び気密性が求められる。従って、本発明において、比熱の大きな冷媒（例えば水等）を用いることが好ましい。また、本発明において、比熱の大きな冷媒を用いることにより、冷媒が漏洩した際に人体または環境に対して無害にすることができる。本発明では、２次冷媒は、水以外のものを用いることもでき、特に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、例えば車両に設けられ、暖房機能と冷房機能とを有するエアコンディショナに好適である。
【符号の説明】
【００５４】
１００  エアコンディショナ
１０１  コンプレッサ
１０２  コンデンサ
１０３  気液分離部
１０４  制御弁
１０５  膨張弁
１０６  エバポレータ
１０７  エアコン制御部
１０８  蓄熱部
１０９、１１０  昇温部
１１１  蓄冷部
１１２、１１３  冷却部
１１４  混合部
１１５、１１６  循環ポンプ
１５０  第１循環路
１６０  第２循環路
１７０  第３循環路
１８０  昇温・冷却部
【図１】
2012207816.tif 000003