KR20200022485A - 냉동 사이클 장치 - Google Patents

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Abstract

냉동 사이클 장치는 압축기(11); 가열용 방열기(12); 열매체용 방열기(13); 감압부(14); 증발기(15, 73); 및 방열량 조정부(44, 18)를 가진다. 가열용 방열기는 고압 냉매가 가지는 열을 열교환 대상 유체에 방열시킨다. 열매체용 방열기는 고압 냉매가 가지는 열을 고온측 열매체에 방열시킨다. 감압부는 가열용 방열기 및 열매체용 방열기의 하류측의 냉매를 감압시킨다. 증발기는 감압부에서 감압된 냉매를, 열교환 대상 유체가 가지는 열을 흡열시킴으로써 증발시킨다. 방열량 조정부는 가열용 방열기에서 고압 냉매가 열교환 대상 유체로 방열하는 방열량을 조정한다. 방열량 조정부는, 열교환 대상 유체를 가열하는 가열 모드에서는, 가열용 방열기에서의 방열량을 열매체용 방열기에서의 방열량보다도 증가시킨다. 방열량 조정부는, 열교환 대상 유체를 냉각하는 냉각 모드에서는, 가열 모드보다도 가열용 방열기에서의 방열량을 감소시킨다.

Description

냉동 사이클 장치
본 출원은 2017년 7월 31일에 출원된 일본 특허 출원 번호2017―148190호에 기초하는 것으로, 여기에 그 기재 내용을 원용한다.
본 개시는 냉동 사이클 장치에 관한 것이다.
종래, 특허문헌 1에는, 공조 장치에 적용된 냉동 사이클 장치가 기재되어 있다. 이 냉동 사이클 장치에서는 난방 모드와 냉방 모드로 냉매 회로를 전환할 수 있다. 그리고 난방 모드 시에는 실외 열교환기로 저압 냉매를 유입시켜서 실외 열교환기를 증발기로서 기능시킨다. 또한, 냉방 모드 시에는 실외 열교환기로 고압 냉매를 유입시켜서 실외 열교환기를 방열기로서 기능시킨다.
특허문헌 1: 일본국 특개2012―225637호 공보
이와 같이, 운전 모드에 따라 냉매 회로를 전환하고, 동일한 열교환기로 고압 냉매 또는 저압 냉매를 유입시킴으로써 해당 열교환기의 기능을 변화시키는 구성에서는 냉매 회로에 압력 조정 밸브나 전환 밸브가 필요하게 되기 때문에 냉매 회로가 복잡해져 버리고, 또한 냉매 회로의 전환을 위한 복잡한 제어도 필요하게 되어 버릴 염려가 있다.
본 개시는 상기 문제점을 감안하여, 열교환 대상 유체를 가열하는 가열 모드와 냉각하는 냉각 모드가 전환 가능하게 구성된 냉동 사이클 장치에 있어서, 사이클 구성을 간소화할 수 있는 냉동 사이클 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 개시의 일 양태에 의한 냉동 사이클 장치는, 압축기와, 가열용 방열기와, 열매체용 방열기와, 감압부와, 증발기와, 방열량 조정부를 가진다. 압축기는 냉매를 압축하여 토출한다. 가열용 방열기는 압축기로부터 토출된 고압 냉매가 가지는 열을 열교환 대상 유체에 방열시킨다. 열매체용 방열기는 압축기로부터 토출된 고압 냉매가 가지는 열을 고온측 열매체에 방열시킨다. 감압부는 가열용 방열기 및 열매체용 방열기의 하류측의 냉매를 감압시킨다. 증발기는 감압부에서 감압된 냉매를, 열교환 대상 유체가 가지는 열을 흡열시킴으로써 증발시킨다. 방열량 조정부는 가열용 방열기에서 고압 냉매가 열교환 대상 유체로 방열하는 방열량을 조정한다. 방열량 조정부는, 열교환 대상 유체를 가열하는 가열 모드에서는, 가열용 방열기에서의 방열량을 열매체용 방열기에서의 방열량보다도 증가시킨다. 방열량 조정부는, 열교환 대상 유체를 냉각하는 냉각 모드에서는, 가열 모드보다도 가열용 방열기에서의 방열량을 감소시킨다.
이에 따르면, 방열량 조정부가 가열용 방열기에서의 고압 냉매가 가지는 열의 열교환 대상 유체로의 방열량을 조정함으로써 냉동 사이클 장치의 냉매 회로를 전환하지 않고, 냉각 대상 유체를 가열하는 가열 모드와 냉각하는 냉각 모드를 전환할 수 있다.
즉, 가열용 방열기에서의 방열량을 증가시키고 가열용 방열기에서 열교환 대상 유체를 가열함으로써 가열 모드를 실현할 수 있고, 가열용 방열기에서의 방열량을 줄이고 증발기에서 열교환 대상 유체를 냉각함으로써 냉각 모드를 실현할 수 있다. 이 때문에, 운전 모드에 따라 동일한 열교환기의 기능을 변화시킬 필요가 없어서, 냉동 사이클 장치의 냉매 회로를 전환하기 위한 압력 조정 밸브나 전환 밸브가 불필요하게 된다.
이 결과, 냉동 사이클 장치의 사이클 구성을 간소화할 수 있고, 또한 냉동 사이클 장치의 냉매 회로의 전환을 위한 복잡한 제어도 불필요하게 된다. 따라서, 가열 모드와 냉각 모드가 전환 가능하게 구성된 냉동 사이클 장치에 있어서, 회로 구성 및 전환 제어를 간소화할 수 있는 냉동 사이클 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 개시의 적어도 하나의 실시 형태의 공조 장치의 전체 구성도이다.
도 2는 본 개시의 적어도 하나의 실시 형태의 공조 장치의 전기 제어부를 도시한 블록도이다.
도 3은 냉동 사이클 장치를 순환하는 냉매의 양을 도시한 그래프이다.
도 4는 본 개시의 적어도 하나의 실시 형태에 관한 공조 장치의 전체 구성도이다.
도 5는 본 개시의 적어도 하나의 실시 형태에 관한 공조 장치의 전체 구성도이다.
도 6은 본 개시의 적어도 하나의 실시 형태에 관한 공조 장치의 전체 구성도이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 개시를 실시하기 위한 복수의 형태를 설명한다. 각 형태에 있어서 선행하는 형태에서 설명한 사항에 대응하는 부분에는 동일한 참조 부호를 붙여서 중복적인 설명을 생략하는 경우가 있다. 각 형태에 있어서 구성의 일부만을 설명하고 있는 경우에는, 구성의 다른 부분에 대해서는 선행하여 설명한 다른 형태를 적용할 수 있다. 각 실시 형태에서 구체적으로 조합이 가능한 것을 명시하고 있는 부분끼리의 조합뿐만 아니라, 특별히 조합에 지장이 발생하지 않으면, 명시하고 있지 않아도 실시 형태끼리를 부분적으로 조합하는 것도 가능하다.
(제 1 실시 형태)
도 1 및 도 2를 이용하여, 본 개시의 제 1 실시 형태의 냉동 사이클 장치(10)가 탑재된 공조 장치(1)에 대하여 설명한다. 도 1에 도시한 공조 장치(1)는 차량용 공조 장치에 적용되어 있다. 차량용 공조 장치는 차의 실내 공간을 적절한 온도로 조정하는 공조 장치이다. 본 실시 형태의 공조 장치(1)는 엔진(바꾸어 말하면, 내연 기관) 및 주행용 전동 모터로부터 차량 주행용의 구동력을 얻는 하이브리드 자동차에 탑재되어 있다.
본 실시 형태의 하이브리드 자동차는 차량 정차 시에 외부 전원(바꾸어 말하면, 상용 전원)으로부터 공급된 전력을 차량에 탑재된 전지(바꾸어 말하면, 차량 탑재 배터리)에 충전 가능한 플러그인 하이브리드 자동차로서 구성되어 있다. 전지로서는, 예를 들면, 리튬 이온 전지를 이용할 수 있다.
엔진으로부터 출력되는 구동력은 차량 주행용으로서 이용될 뿐만 아니라, 발전기를 작동시키기 위해서도 이용된다. 그리고 발전기에서 발전(發電)된 전력 및 외부 전원으로부터 공급된 전력을 전지에 축적할 수 있고, 전지에 축적된 전력은 주행용 전동 모터뿐만 아니라, 냉동 사이클 장치(10)를 구성하는 전동식 구성 기기를 비롯한 각종 차량 탑재 기기에 공급된다.
공조 장치(1)는 공조 대상 공간인 차의 실내를 냉방하는 냉방 모드(즉, 열교환 대상 유체인 송풍 공기를 냉각하는 냉각 모드)의 운전과, 차의 실내를 난방하는 난방 모드(즉, 열교환 대상 유체인 송풍 공기를 가열하는 가열 모드)의 운전을 전환할 수 있다. 공조 장치(1)는 냉동 사이클 장치(10), 고온측 열매체 유로(20), 저온측 열매체 유로(30) 및 실내 공조 유닛(40)으로 구성되어 있다.
냉동 사이클 장치(10)는 냉매 유로(9)에 압축기(11), 실내 응축기(12)(가열용 방열기), 실외 응축기(13)(열매체용 방열기), 감압 밸브(14)(감압부), 증발기(15), 축압기(16)(액저장부)를 그 정렬순으로 배치한 것이다. 본 실시 형태의 냉동 사이클 장치(10)에서는 냉매로서 프론계 냉매를 이용하고 있고, 고압 냉매 압력이 냉매의 임계 압력을 초과하지 않는 아임계 냉동 사이클을 구성하고 있다.
압축기(11)는 전지로부터 공급되는 전력에 의하여 구동되는 전동 압축기이고, 냉동 사이클 장치(10)의 냉매를 흡입하여 압축해서 토출한다. 압축기(11)는 제어 장치(50)로부터 출력된 제어 신호에 의하여 그 작동이 제어된다.
압축기(11)의 토출구에는 실내 응축기(12)의 냉매 입구측이 접속되어 있다. 실내 응축기(12)는 후술하는 실내 공조 유닛(40)의 케이싱(41) 내에 배치되어 있다. 실내 응축기(12)는 적어도 난방 모드 시에 압축기(11)로부터 토출된 고온 고압의 냉매(이하, 고압 냉매라 약칭한다)와 열교환 대상 유체인 송풍 공기를 열교환시키고, 고압 냉매가 가지는 열을 송풍 공기에 방열시켜서 송풍 공기를 가열하는 가열용 방열기이다. 고압 냉매가 가지는 열이 송풍 공기에 방열될 때에 고압 냉매가 응축한다.
실내 응축기(12)의 냉매 출구측에는 실외 응축기(13)의 냉매 입구측이 접속되어 있다. 실외 응축기(13)는 차의 실외에 배치되어 있다. 실외 응축기(13)는 적어도 냉방 모드 시에 실내 응축기(12)로부터 유출된 고압 냉매와 고온측 열매체 유로(20) 내를 유통하는 고온측 열매체인 냉각수를 열교환시킴으로써 고압 냉매가 가지는 열을 냉각수에 방열시키는 열매체용 방열기이다.
고온측 열매체 유로(20) 내를 유통하는 냉각수나 후술하는 저온측 열매체 유로(30)를 유통하는 냉각수는 적어도 에틸렌글리콜, 디메틸폴리실록산 혹은 나노 유체를 포함하는 액체, 또는 부동액체가 이용되고 있다.
고온측 열매체 유로(20)는 실외 응축기(13)와 후술하는 고온측 라디에이터(22) 사이에서 냉각수를 순환시키는 환형상의 유로이다. 고온측 열매체 유로(20)에는 실외 응축기(13), 가열 장치(24), 고온측 삼방 밸브(23), 고온측 라디에이터(22) 및 고온측 펌프(21)가 그 정렬순으로 배치되어 있다.
고온측 펌프(21)는 냉각수를 흡입하여 실외 응축기(13)측으로 토출함으로써 냉각수를 고온측 열매체 유로(20) 내에서 순환시킨다. 고온측 펌프(21)는 전동식의 펌프이고, 고온측 열매체 유로(20)를 순환하는 냉각수의 유량을 조정하는 고온측 유량 조정부이다.
고온측 라디에이터(22)는 냉각수와 고온측 송풍기(26)로부터 송풍된 외기를 열교환시키는 것이다. 즉, 고온측 라디에이터(22)에서 실외 응축기(13)에 의하여 가열된 냉각수가 외기와 열교환되어 냉각된다.
고온측 송풍기(26)는 팬을 전동 모터로 구동하는 전동 송풍기이고, 제어 장치(50)로부터 출력된 제어 신호에 의하여, 그 작동이 제어된다. 고온측 라디에이터(22) 및 고온측 송풍기(26)는 차량 보닛 내의 전방측에 배치되어 있다. 따라서, 차량의 주행 시에는 고온측 라디에이터(22)에 주행풍(走行風)을 쐴 수 있게 되어 있다.
고온측 열매체 유로(20)에는, 고온측 펌프(21)에 의하여 토출된 냉각수를 고온측 라디에이터(22)를 우회시킴으로써 유통시키는 고온측 바이패스 유로(25)가 설치되어 있다. 고온측 바이패스 유로(25)의 입구측은 고온측 라디에이터(22)의 유입측에 접속되어 있다. 고온측 바이패스 유로(25)의 출구측은 고온측 라디에이터(22)의 유출측에 접속되어 있다.
고온측 삼방 밸브(23)는 고온측 바이패스 유로(25)로 유입되는 냉각수의 유량을 조정함으로써 고온측 라디에이터(22)에 유입되는 냉각수의 유량을 조정하는 고온측 조정 밸브이다. 고온측 삼방 밸브(23)는 제어 장치(50)로부터 출력되는 제어 신호에 의하여, 그 작동이 제어된다.
가열 장치(24)는 고온측 열매체 유로(20)의 냉각수에 열을 공급하는 것이다. 이와 같은 가열 장치(24)로서는, 작동 시에 발열을 동반하는 차량 탑재 기기나 전력이 공급됨으로써 발열하는 PTC히터(전기식의 히터) 등을 채용할 수 있다. 보다 구체적으로 차량 탑재 기기로서는, 전지, 주파수 변환부인 인버터, 주행용의 구동력을 출력하는 주행용 전동 모터를 채용할 수 있다. 이러한 차량 탑재 기기들은 고온측 열매체 유로(20)의 냉각수에 방열함으로써 냉각된다.
실외 응축기(13)의 냉매 출구측에는 감압 밸브(14)의 냉매 입구측이 접속되어 있다. 감압 밸브(14)는 실외 응축기(13)로부터 유출된 액상 냉매를 감압 팽창시키는 감압부이다. 즉, 감압 밸브(14)는 실내 응축기(12) 및 실외 응축기(13)의 하류측의 냉매를 감압시킨다.
감압 밸브(14)는 제어 장치(50)로부터 출력되는 제어 신호에 의하여, 그 작동이 제어되는 전기식의 가변 스로틀 기구이고, 밸브체와 전동 액추에이터를 가지고 있다. 밸브체는 냉매 통로의 통로 개도(바꾸어 말하면, 스로틀 개도)를 변경 가능하게 구성되어 있다. 전동 액추에이터는 밸브체의 스로틀 개도를 변화시키는 스테핑 모터를 가지고 있다.
감압 밸브(14)의 냉매 출구측에는 증발기(15)의 냉매 입구측이 접속되어 있다. 증발기(15)는 감압 밸브(14)에서 감압된 저압 냉매가 가지는 열과 저온측 열매체 유로(30)를 유통하는 저온측 열매체인 냉각수를 열교환시킴으로써 저압 냉매를 증발시키는 것이다. 증발기(15)에서는 저압 냉매가 냉각수로부터 흡열하여 증발함으로써 냉각수가 냉각된다.
저온측 열매체 유로(30)는 환형상의 유로이고, 저온측 열매체인 냉각수가 순환한다. 저온측 열매체 유로(30)에는 증발기(15), 저온측 펌프(31), 쿨러 코어 유로 삼방 밸브(32) 및 저온측 라디에이터(33)가 그 정렬순으로 배치되어 있다.
저온측 펌프(31)는 냉각수를 흡입하여 토출하는 열매체 펌프이다. 저온측 펌프(31)는 전동식의 펌프이고, 저온측 열매체 유로(30)에 순환하는 냉각수의 유량을 조정하는 저온측 유량 조정부이다.
저온측 열매체 유로(30)에는, 저온측 펌프(31)에 의하여 토출된 저온측 열매체인 냉각수를 저온측 라디에이터(33)를 우회시킴으로써 유통시키는 쿨러 코어 유로(34)가 접속되어 있다. 쿨러 코어 유로(34)의 양단은 저온측 라디에이터(33)의 유입측 및 유출측의 저온측 열매체 유로(30)에 접속되어 있다.
쿨러 코어 유로 삼방 밸브(32)는 쿨러 코어 유로(34)로 유입되는 저온측 열매체인 냉각수의 유량을 조정함으로써 저온측 라디에이터(33)에 유입되는 냉각수의 유량을 조정하는 쿨러 코어 유량 조정 밸브이다. 쿨러 코어 유로 삼방 밸브(32)는 제어 장치(50)로부터 출력되는 제어 신호에 의하여, 그 작동이 제어된다.
저온측 라디에이터(33)는 저온측 열매체인 냉각수와 저온측 송풍기(36)로부터 송풍된 외기를 열교환시키는 것이다. 따라서, 증발기(15)에서 냉각된 냉각수를 저온측 라디에이터(33)로 유입시켜서 외기와 열교환시킴으로써 저온의 냉각수에 외기로부터 흡열시킬 수 있다.
저온측 송풍기(36)는 저온측 라디에이터(33)를 향하여 외기를 송풍한다. 저온측 송풍기(36)는 팬을 전동 모터로 구동하는 전동 송풍기이고, 제어 장치(50)로부터 출력된 제어 신호에 의하여, 그 작동이 제어된다. 저온측 라디에이터(33) 및 저온측 송풍기(36)는 고온측 라디에이터(22) 및 고온측 송풍기(26)와 마찬가지로, 차량 보닛 내의 전방측에 배치되어 있다. 따라서, 차량의 주행 시에는 저온측 라디에이터(33)에 주행풍을 쐴 수 있게 되어 있다.
쿨러 코어(35)는 저온측 열매체 유로(30)의 냉각수와 차의 실내로 송풍되는 열교환 대상 유체인 송풍 공기를 열교환시키는 것이다. 따라서, 증발기(15)에서 냉각된 냉각수를 쿨러 코어(35)로 유입시킴으로써 송풍 공기를 냉각할 수 있다. 즉, 본 실시 형태의 증발기(15)에서는 송풍 공기가 가지는 열을, 냉각수를 통하여 감압 밸브(14)에서 감압된 냉매에 흡열시키고, 이 냉매를 증발시킬 수 있다.
증발기(15)의 냉매 출구측에는 축압기(16)의 냉매 입구측이 접속되어 있다. 즉, 축압기(16)는 증발기(15)와 압축기(11)의 사이, 즉, 압축기(11)의 상류측에 설치되어 있다. 축압기(16)는 내부에 유입된 냉매의 기액(氣液)을 분리하는 기액 분리부이고, 또한 사이클 내의 잉여 냉매를 축적하는 액저장부이다.
축압기(16)의 기상 냉매 출구에는 압축기(11)의 흡입구측이 접속되어 있다. 따라서, 축압기(16)는 압축기(11)에 액상 냉매가 흡입되는 것을 억제하여, 압축기(11)에서의 액압축(液壓縮)을 방지하는 기능을 완수한다.
또한, 본 실시 형태의 냉동 사이클 장치(10)에서는 냉방 모드 시에 사이클을 순환하는 필요 냉매 유량이 난방 모드 시에 사이클을 순환시키는 필요 냉매 유량보다도 많아진다. 따라서, 난방 모드 시에는 사이클 내의 잉여 액상 냉매를 저장하여 필요 냉매 유량의 변동을 흡수하는 기능을 완수한다.
다음으로, 실내 공조 유닛(40)에 대하여 설명한다. 실내 공조 유닛(40)은 냉동 사이클 장치(10)에 의하여 온도 조정된 송풍 공기를 공조 대상 공간인 차의 실내로 분출하기 위한 것이다. 실내 공조 유닛(40)은 차의 실내 최전방부의 계기반(인스트루먼트 패널)의 내측에 배치되어 있다. 실내 공조 유닛(40)은, 그 외곽을 형성하는 케이싱(41) 내에 쿨러 코어(35) 및 실내 응축기(12) 등을 수용함으로써 구성되어 있다.
케이싱(41)은 공조 대상 공간인 차의 실내에 송풍되는 송풍 공기의 공기 통로를 형성하는 공기 통로 형성부이다. 케이싱(41)은 어느 정도의 탄성을 가지고, 강도적으로도 우수한 수지(예를 들면, 폴리프로필렌)로 성형되어 있다. 케이싱(41) 내의 송풍 공기 흐름 최상류측에는 케이싱(41) 내로 내기(공조 대상 공간 내의 공기)와 외기(공조 대상 공간 외의 공기)를 전환 도입하는 내외기 전환부로서의 내외기 전환 장치(43)가 배치되어 있다.
내외기 전환 장치(43)에는 케이싱(41) 내로 내기를 도입시키는 내기 도입구(43b)와 케이싱(41) 내로 외기를 도입시키는 외기 도입구(43c)가 형성되어 있다. 또한, 내외기 전환 장치(43)에는 내외기 전환 도어(43a)가 요동 가능하게 설치되어 있다. 내외기 전환 도어(43a)는 제어 장치(50)로부터 출력되는 제어 신호에 의하여, 그 작동이 제어되는 전동 액추에이터에 의하여 구동된다.
내외기 전환 장치(43)는 내외기 전환 도어(43a)에 의하여 외기 모드와 내기 모드를 전환한다. 외기 모드는 내외기 전환 도어(43a)에 의하여 내기 도입구(43b)가 폐쇄되고, 또한 외기 도입구(43c)가 개방되어, 케이싱(41)에 공조 대상 공간 외의 공기인 외기가 도입되는 모드이다. 내기 모드는 내외기 전환 도어(43a)에 의하여 외기 도입구(43c)가 폐쇄되고, 또한 내기 도입구(43b)가 개방되어, 케이싱(41)에 공조 대상 공간 내의 공기인 내기가 도입되는 모드이다.
또한, 내외기 전환 장치(43)는 내기 도입구(43b) 및 외기 도입구(43c)의 개구 면적을 내외기 전환 도어(43a)에 의하여 연속적으로 조정하여, 내기의 풍량과 외기의 풍량의 풍량 비율을 연속적으로 변화시킬 수 있다.
내외기 전환 장치(43)의 송풍 공기 흐름 하류측에는 내외기 전환 장치(43)를 통하여 흡입한 공기를 공조 대상 공간 내를 향하여 송풍하는 공조용 송풍기(42)가 배치되어 있다. 이 공조용 송풍기(42)는 원심 다익(多翼) 팬(시로코 팬)을 전동 모터로 구동하는 전동 송풍기로서, 제어 장치(50)로부터 출력되는 제어 전압에 의하여 회전수(송풍량)가 제어된다.
케이싱(41) 내에 형성된 공기 통로 중, 공조용 송풍기(42)의 송풍 공기 흐름 하류측에는 쿨러 코어(35)가 배치되어 있다. 또한, 케이싱(41) 내에 형성된 공기 통로의 쿨러 코어(35)의 하류측은 두갈래로 분기되어 있고, 실내 응축기 통로(45)와 냉풍 바이패스 통로(46)가 병렬로 형성되어 있다.
실내 응축기 통로(45) 내에는 실내 응축기(12)가 배치되어 있다. 즉, 실내 응축기 통로(45)는 실내 응축기(12)에서 냉매와 열교환하는 송풍 공기를 유통시키는 공기 통로이다. 쿨러 코어(35)와 실내 응축기(12)가 송풍 공기 흐름에 대하여, 차례로 배치되어 있다. 바꾸어 말하면, 쿨러 코어(35)는 실내 응축기(12)보다도 송풍 공기 흐름 상류측에 배치되어 있다. 실내 응축기 통로(45)는 송풍 공기를 쿨러 코어(35)→실내 응축기(12)의 차례로 흐르게 하는 공기 통로의 일부를 구성하고 있다.
냉풍 바이패스 통로(46)는 쿨러 코어(35)를 통과한 송풍 공기를, 실내 응축기(12)를 우회시켜서 하류측으로 흘리는 공기 통로이다.
쿨러 코어(35)의 송풍 공기 흐름 하류측이고, 또한 실내 응축기(12)의 송풍 공기 흐름 상류측에는, 제어 장치(50)로부터 출력된 제어 신호에 의하여 쿨러 코어(35)를 통과한 후의 송풍 공기 중 실내 응축기(12)를 통과시키는 풍량 비율을 조정하는 에어 믹스 도어(44)가 배치되어 있다.
실내 응축기 통로(45) 및 냉풍 바이패스 통로(46)의 합류부의 하류측의 케이싱(41) 내에는 혼합 유로(47)가 형성되어 있다. 혼합 유로(47) 내에서, 실내 응축기(12)에서 가열된 송풍 공기와 냉풍 바이패스 통로(46)를 통과하여 실내 응축기(12)에서 가열되어 있지 않은 송풍 공기가 혼합된다.
또한, 케이싱(41)의 송풍 공기 흐름 최하류부에는 혼합 공간에서 혼합된 송풍 공기(공조풍)를 공조 대상 공간인 차의 실내로 분출하기 위한 복수의 개구 구멍이 배치되어 있다.
이들의 개구 구멍으로서는, 구체적으로, 페이스(face) 개구 구멍, 풋(foot) 개구 구멍, 디프로스터(defroster) 개구 구멍(어느 쪽도 도시하지 않음)이 설치되어 있다. 페이스 개구 구멍은 공조 대상 공간인 차의 실내의 탑승자의 상반신을 향하여 공조풍을 분출하기 위한 개구 구멍이다. 풋 개구 구멍은 탑승자의 발밑을 향하여 공조풍을 분출하기 위한 개구 구멍이다. 디프로스터 개구 구멍은 차량 전면 창유리 내측면을 향하여 공조풍을 분출하기 위한 개구 구멍이다.
또한, 페이스 개구 구멍, 풋 개구 구멍 및 디프로스터 개구 구멍의 송풍 공기 흐름 하류측은 각각 공기 통로를 형성하는 덕트를 통하여 공조 대상 공간인 차의 실내에 설치된 페이스 분출구, 풋 분출구 및 디프로스터 분출구(어느 쪽도 도시하지 않음)에 접속되어 있다.
따라서, 에어 믹스 도어(44)가 실내 응축기(12)를 통과시키는 풍량과 냉풍 바이패스 통로(46)를 통과시키는 풍량의 풍량 비율을 조정함으로써 혼합 공간에서 혼합되는 공조풍의 온도가 조정되어, 각 분출구로부터 공조 대상 공간인 차의 실내로 분출되는 공조풍의 온도가 조정된다.
즉, 에어 믹스 도어(44)는 공조 대상 공간인 차의 실내로 송풍되는 공조풍의 온도를 조정하는 온도 조정부로서의 기능을 완수한다. 에어 믹스 도어(44)는 에어 믹스 도어 구동용의 전동 액추에이터를 가지고 있다. 이 전동 액추에이터는 제어 장치(50)로부터 출력되는 제어 신호에 의하여, 그 작동이 제어된다.
그리고 에어 믹스 도어 구동용의 전동 액추에이터가 실내 응축기 통로(45)를 열고, 냉풍 바이패스 통로(46)를 닫도록 에어 믹스 도어(44)를 변위시키면, 쿨러 코어(35)를 통과한 송풍 공기가 실내 응축기(12)에 송풍되고, 실내 응축기(12)에서 고압 냉매가 가지는 열을 송풍 공기로 방열시킬 수 있다.
한편, 냉풍 바이패스 통로(46)를 열고, 실내 응축기 통로(45)를 닫도록 에어 믹스 도어(44)를 변위시키면, 실내 응축기(12)에서는 고압 냉매가 가지는 열을 송풍 공기에 방열시킬 수 없게 된다. 따라서, 에어 믹스 도어(44)는 실내 응축기(12)에서 고압 냉매가 송풍 공기로 방열하는 방열량을 조정하는 방열량 조정부로서의 기능을 완수한다.
페이스 개구 구멍, 풋 개구 구멍 및 디프로스터 개구 구멍의 송풍 공기 흐름 상류측에는, 각각 페이스 개구 구멍의 개구 면적을 조정하는 페이스 도어, 풋 개구 구멍의 개구 면적을 조정하는 풋 도어, 디프로스터 개구 구멍의 개구 면적을 조정하는 디프로스터 도어(어느 쪽도 도시하지 않음)가 배치되어 있다.
이들 페이스 도어, 풋 도어, 디프로스터 도어는 분출구 모드를 전환하는 분출구 모드 전환 도어를 구성하는 것이다. 페이스 도어, 풋 도어, 디프로스터 도어는 각각 링크 기구 등을 통하여 분출구 모드 도어 구동용의 전동 액추에이터에 연결되어 연동해서 회전 조작된다. 이 전동 액추에이터도 제어 장치(50)로부터 출력되는 제어 신호에 의하여, 그 작동이 제어된다.
분출구 모드 전환 도어에 의하여 전환되는 분출구 모드로서는, 구체적으로, 페이스 모드, 바이레벨 모드, 풋 모드 등이 있다.
페이스 모드는 페이스 분출구를 전체 열림으로 하여 페이스 분출구로부터 차의 실내 탑승자의 상반신을 향해서 송풍 공기를 분출하는 분출구 모드이다. 바이레벨 모드는 페이스 분출구와 풋 분출구의 양쪽을 개구하여 차의 실내 탑승자의 상반신과 발밑을 향하여 송풍 공기를 분출하는 분출구 모드이다. 풋 모드는 풋 분출구를 전체 열림으로 하여 풋 분출구로부터 차의 실내 탑승자의 발밑을 향해서 송풍 공기를 분출하는 분출구 모드이다.
또한, 탑승자가 도 2에 도시한 조작부(60)에 설치된 분출 모드 전환 스위치를 매뉴얼 조작함으로써 디프로스터 분출구를 전체 열림으로 하여 디프로스터 분출구로부터 차량 프런트 창유리 내면에 송풍 공기를 분출하는 디프로스터 모드로 할 수도 있다.
다음으로, 본 실시 형태의 공조 장치(1)의 전기 제어부의 개요에 대하여 설명한다. 도 2에 도시한 제어 장치(50)는 CPU, ROM 및 RAM 등을 포함하는 주지의 마이크로컴퓨터와 그 주변 회로로 구성되어 있다. 제어 장치(50)는 ROM 내에 기억된 제어 프로그램에 기초하여 각종 연산, 처리를 실시한다. 제어 장치(50)의 출력측에는 각종 제어 대상 기기가 접속되어 있다. 제어 장치(50)는 각종 제어 대상 기기의 작동을 제어하는 제어부이다.
제어 장치(50)에 의하여 제어되는 제어 대상 기기는 압축기(11), 감압 밸브(14), 고온측 펌프(21), 고온측 삼방 밸브(23), 고온측 송풍기(26), 저온측 펌프(31), 쿨러 코어 유로 삼방 밸브(32), 저온측 송풍기(36), 공조용 송풍기(42), 내외기 전환 도어(43a), 에어 믹스 도어(44) 등이다.
또한, 제어 장치(50)는, 그 출력측에 접속된 각종 제어 대상 기기를 제어하는 제어부가 일체로 구성된 것이다. 그리고 제어 장치(50) 중, 각각의 제어 대상 기기의 작동을 제어하는 구성(하드웨어 및 소프트웨어)이 각각의 제어 대상 기기의 작동을 제어하는 제어부를 구성하고 있다. 예를 들면, 제어 장치(50) 중, 에어 믹스 도어(44)를 제어하는 소프트웨어 및 하드웨어는 방열량 제어부(60a)이다.
제어 장치(50)의 입력측에는 내기 온도 센서(51), 외기 온도 센서(52) 및 일사량 센서(53) 등의 여러 가지 제어용 센서군이 접속되어 있다. 내기 온도 센서(51)는 차의 실내 온도(Tr)를 검출한다. 외기 온도 센서(52)는 외기 온도(Tam)를 검출한다. 일사량 센서(53)는 차의 실내의 일사량(Ts)을 검출한다.
제어 장치(50)의 입력측에는 조작부(60)가 접속되어 있다. 조작부(60)는 탑승자에 의하여 조작된다. 조작부(60)는 차의 실내 전방부의 계기반 부근에 배치되어 있다. 제어 장치(50)에는 조작부(60)로부터의 조작 신호가 입력된다. 조작부(60)에는 에어컨 스위치, 온도 설정 스위치 등이 설치되어 있다. 에어컨 스위치는 실내 공조 유닛으로 송풍 공기의 냉각을 실시하는지의 여부를 설정한다. 온도 설정 스위치는 차의 실내의 설정 온도를 설정한다.
다음으로, 상기 구성에서의 작동을 설명한다. 제어 장치(50)는 제어용 센서군에 의하여 검출된 검출 신호 및 조작부(60)로부터의 조작 신호에 기초하여, 차의 실내로 송풍시키는 송풍 공기의 목표 분출 온도(TAO)를 산출한다. 그리고 목표 분출 온도(TAO) 등에 기초하여 운전 모드를 전환한다. 또한, 본 실시 형태에서, 외기 온도가 미리 정한 기준 외기온 이하로 되는 극저온 시에는 극저온 시 난방 모드로 전환한다. 이하에서, 각종 운전 모드에 대하여 설명한다.
(냉방 모드)
냉방 모드에서 제어 장치(50)는 검출 신호 및 목표 분출 온도(TAO) 등에 기초하여, 각종 제어 대상 기기의 작동 상태(각종 제어 기기로 출력하는 제어 신호)를 결정한다. 구체적으로, 제어 장치(50)는 미리 정한 냉방 모드 시의 토출 능력을 발휘하도록 압축기(11), 고온측 펌프(21) 및 저온측 펌프(31)를 작동시킨다. 제어 장치(50)는 미리 정한 냉방 모드용의 스로틀 개도로 되도록 감압 밸브(14)로 출력되는 제어 신호를 결정한다.
제어 장치(50)는 고온측 바이패스 유로(25)를 폐쇄하여, 냉각수가 고온측 라디에이터(22)로 유입되도록 고온측 삼방 밸브(23)의 작동을 제어한다. 제어 장치(50)는 쿨러 코어 유로(34)를 열어서 냉각수가 쿨러 코어(35)로 유입되도록 쿨러 코어 유로 삼방 밸브(32)의 작동을 제어한다.
또한, 제어 장치(50)는 실내 응축기 통로(45)를 폐쇄하고(도 1의 실선으로 도시한 상태), 쿨러 코어(35)를 통과한 송풍 공기의 전체 유량이 냉풍 바이패스 통로(46)로 유입되도록 에어 믹스 도어(44)의 작동을 제어한다.
따라서, 냉방 모드의 냉동 사이클 장치(10)에서는 압축기(11)로부터 토출된 고압 냉매가 실내 응축기(12)로 유입된다. 냉방 모드에서는 에어 믹스 도어(44)가 냉풍 바이패스 통로(46)로 송풍 공기를 유입시키도록 변위되어 있다. 따라서, 실내 응축기(12)로 유입된 고압 냉매는 송풍 공기로 거의 방열하지 않고, 실내 응축기(12)로부터 유출된다.
실내 응축기(12)로부터 유출된 고압 냉매는 실외 응축기(13)로 유입된다. 난방 모드에서는 고온측 삼방 밸브(23)가 고온측 라디에이터(22)로 냉각수를 유입시키도록 전환되어 있다. 따라서, 실외 응축기(13)로 유입된 고압 냉매는 고온측 라디에이터(22)에서 냉각된 냉각수로 방열하여 응축한다. 이에 따라, 실외 응축기(13)에서 고압 냉매가 가지는 열이 냉각수에 흡열된다.
이 때문에, 냉방 모드에서는 실내 응축기(12)에서의 고압 냉매의 방열량이 실외 응축기(13)에서의 고압 냉매의 방열량보다도 적어져 있다.
실외 응축기(13)로부터 유출된 고압 냉매는 감압 밸브(14)로 유입된다. 이때, 감압 밸브(14)가 감압 작용을 발휘하는 스로틀 상태로 되어 있기 때문에 감압 밸브(14)로 유입된 냉매는 감압되어 저압 냉매로 된다.
펌프(31)가 작동하고 있다. 따라서, 증발기(15)로 유입된 저압 냉매는 저온측 열매체 유로(30) 내를 순환하는 냉각수로부터 흡열하여 증발한다. 이에 따라, 저온측 열매체 유로(30) 내를 순환하는 냉각수가 냉각된다.
또한, 냉방 모드에서는 쿨러 코어 유로 삼방 밸브(32)가 쿨러 코어(35)로 냉각수를 유입시키도록 전환되어 있다. 따라서, 증발기(15)에서 냉각된 냉각수는 쿨러 코어(35)에서 송풍 공기와 열교환하여 흡열한다. 이에 따라, 송풍 공기가 냉각된다.
증발기(15)로부터 유출된 냉매는 축압기(16)로 유입되어 기액 분리된다. 축압기(16)에서 분리된 기상 냉매는 압축기(11)로 흡입되어 다시 압축된다.
이상과 같이, 냉방 모드에서는 쿨러 코어(35)에서 냉각된 송풍 공기를 차의 실내로 분출할 수 있다. 이에 따라, 차의 실내의 냉방을 실현할 수 있다.
(난방 모드)
난방 모드에서 제어 장치(50)는 검출 신호 및 목표 분출 온도(TAO) 등에 기초하여, 각종 제어 대상 기기의 작동 상태(각종 제어 기기로 출력하는 제어 신호)를 결정한다. 구체적으로, 제어 장치(50)는 미리 정한 난방 모드 시의 토출 능력을 발휘하도록 압축기(11), 고온측 펌프(21) 및 저온측 펌프(31)를 작동시킨다. 제어 장치(50)는 미리 정한 난방 모드용의 스로틀 개도로 되도록 감압 밸브(14)로 출력되는 제어 신호를 결정한다.
제어 장치(50)는 고온측 바이패스 유로(25)를 폐쇄하여, 냉각수가 고온측 라디에이터(22)로 유입되도록 고온측 삼방 밸브(23)의 작동을 제어한다. 제어 장치(50)는 쿨러 코어 유로(34)를 폐쇄하여, 냉각수가 저온측 라디에이터(33)로 유입되도록 쿨러 코어 유로 삼방 밸브(32)의 작동을 제어한다.
또한, 제어 장치(50)는 냉풍 바이패스 통로(46)를 폐쇄하고(도 1의 파선으로 도시한 상태), 쿨러 코어(35)를 통과한 송풍 공기의 전체 유량이 실내 응축기 통로(45)로 유입되도록 에어 믹스 도어(44)의 작동을 제어한다. 따라서, 난방 모드에서는 실내 응축기(12)로 유입되는 송풍 공기의 유량이 냉방 모드보다도 증대한다. 바꾸어 말하면, 냉방 모드에서는 실내 응축기(12)로 유입되는 송풍 공기의 유량이 난방 모드보다도 감소한다.
따라서, 난방 모드의 냉동 사이클 장치(10)에서는 압축기(11)로부터 토출된 고압 냉매가 실내 응축기(12)로 유입된다. 난방 모드에서는 에어 믹스 도어(44)가 실내 응축기 통로(45)로 송풍 공기를 유입시키도록 변위되어 있다. 따라서, 실내 응축기(12)로 유입된 고압 냉매는 송풍 공기로 방열하여 응축한다. 이에 따라, 실내 응축기 통로(45)를 흐르는 송풍 공기가 가열된다.
실내 응축기(12)로부터 유출된 고압 냉매는 실외 응축기(13)로 유입된다. 난방 모드에서는 고온측 삼방 밸브(23)가 고온측 라디에이터(22)로 냉각수를 유입시키도록 전환되어 있다. 따라서, 실외 응축기(13)로 유입된 고압 냉매는 냉방 모드와 마찬가지로, 고온측 라디에이터(22)에서 냉각된 냉각수로 다시 방열하여 응축한다. 이에 따라, 실외 응축기(13)에서 고압 냉매가 가지는 열이 냉각수에 흡열된다.
이때, 난방 모드에서는 실내 응축기(12)에서의 고압 냉매의 방열량이 실외 응축기(13)에서의 고압 냉매의 방열량보다도 많아지게 된다. 이 때문에, 난방 모드에서는 실외 응축기(13)의 입구측의 고압 냉매의 건조도가 냉방 모드보다도 작아진다.
또한, 난방 모드에서는 냉각 모드보다도 실내 응축기(12)에서의 고압 냉매의 방열량이 증가한다. 바꾸어 말하면, 냉각 모드에서는 난방 모드보다도 실내 응축기(12)에서의 고압 냉매의 방열량이 감소한다.
실외 응축기(13)로부터 유출된 고압 냉매는 냉방 모드와 마찬가지로, 감압 밸브(14)에서 감압되어 저압 냉매로 된다.
감압 밸브(14)에서 감압된 저압 냉매는 증발기(15)로 유입된다. 난방 모드에서는 저온측 펌프(31)가 작동하고 있다. 따라서, 증발기(15)로 유입된 저압 냉매는 저온측 열매체 유로(30) 내를 순환하는 냉각수로부터 흡열하여 증발한다. 이에 따라, 저온측 열매체 유로(30) 내를 순환하는 냉각수가 냉각된다.
또한, 난방 모드에서는 쿨러 코어 유로 삼방 밸브(32)가 저온측 라디에이터(33)로 냉각수를 유입시키도록 전환되어 있다. 따라서, 증발기(15)에서 냉각된 냉각수는 저온측 라디에이터(33)에서 외기와 열교환하여 가열된다. 증발기(15)로부터 유출된 냉매는 축압기(16)로 유입되어 기액 분리된다. 축압기(16)에서 분리된 기상 냉매는 압축기(11)로 흡입되어 다시 압축된다.
이상과 같이, 난방 모드에서는 실내 응축기(12)에서 가열된 송풍 공기를 차의 실내로 분출할 수 있다. 이에 따라, 차의 실내의 난방을 실현할 수 있다. 또한, 실외 응축기(13)에서 냉매를 응축시키고, 응축시킨 냉매를 실외 응축기(13) 내에 체류시킬 수 있다.
(극저온 시 난방 모드)
극저온 시 난방 모드에서 제어 장치(50)는 난방 모드와 마찬가지로, 각종 제어 대상 기기의 작동 상태(각종 제어 기기로 출력하는 제어 신호)를 결정한다. 극저온 시 난방 모드에서 제어 장치(50)는 고온측 바이패스 유로(25)를 열어서 냉각수가 고온측 라디에이터(22)를 우회하여 흐르도록 고온측 삼방 밸브(23)의 작동을 제어한다.
따라서, 냉동 사이클 장치(10)에서는 압축기(11)로부터 토출된 고압 냉매가 실내 응축기(12)로 유입된다. 난방 모드에서는 에어 믹스 도어(44)가 실내 응축기 통로(45)로 송풍 공기를 유입시키도록 변위되어 있다. 따라서, 실내 응축기(12)로 유입된 고압 냉매는 송풍 공기로 방열하여 응축한다. 이에 따라, 실내 응축기 통로(45)를 흐르는 송풍 공기가 가열된다. 여기에서, 극저온 시에는 실내 응축기(12)로 유입되는 송풍 공기의 온도가 낮다. 이 때문에, 실내 응축기(12)로 유입된 고압 냉매는 과냉각도(過冷却度)를 가지는 액상 냉매로 된다.
실내 응축기(12)로부터 유출된 고압 냉매는 실외 응축기(13)로 유입된다. 극저온 시 난방 모드에서는 고온측 삼방 밸브(23)가 고온측 바이패스 유로(25)로 냉각수를 유입시키도록 전환되어 있다. 따라서, 실외 응축기(13)로 유입된 고압 냉매는 가열 장치(24)에서 가열된 냉각수에 의하여 가열된다. 이후의 작동은 난방 모드와 동일하다.
이상과 같이, 극저온 시 난방 모드에서는 실내 응축기(12)에서 가열된 송풍 공기를 차의 실내로 분출할 수 있다. 이에 따라, 차의 실내의 난방을 실현할 수 있다. 또한, 실외 응축기(13)에서 냉매를 가열하여 사이클의 고압측 냉매 압력을 상승시킬 수 있다. 따라서, 실내 응축기(12)에서의 냉매 응축 온도를 상승시켜서 송풍 공기의 온도를 효율적으로 상승시킬 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 방열용 조정부인 에어 믹스 도어(44)는, 난방 모드(가열 모드)에서는, 실내 응축기(12)에서의 방열량을 실외 응축기(13)에서의 방열량보다도 증가시킨다. 한편, 에어 믹스 도어(44)는, 냉방 모드(냉각 모드)에서는, 난방 모드보다도 실내 응축기(12)에서의 방열량을 감소시킨다.
이와 같이, 에어 믹스 도어(44)에 의하여 실내 응축기(12)에서의 고압 냉매가 가지는 열의 송풍 공기로의 방열량을 조정함으로써 냉동 사이클 장치(10)의 냉매 회로의 전환을 요하지 않고, 난방 모드와 냉방 모드를 전환할 수 있다.
즉, 실내 응축기(12)에서의 방열량을 증가시켜서, 실내 응축기(12)에서 송풍 공기를 가열함으로써 난방 모드를 실현할 수 있고, 실내 응축기(12)에서의 방열량을 감소시켜서, 증발기(15)에서의 냉매의 흡열 작용에 의하여 송풍 공기를 냉각함으로써 냉방 모드를 실현할 수 있다.
이 때문에, 운전 모드에 따라서 냉매 회로를 전환하기 위한 압력 조정 밸브나 전환 밸브가 불필요하게 된다. 이 결과, 냉동 사이클 장치(10)의 사이클 구성을 간소화할 수 있고, 또한 사이클 장치(10)의 냉매 회로의 전환을 위한 복잡한 제어도 불필요하게 된다.
또한, 에어 믹스 도어(44)는 난방 모드에서는 실외 응축기(13)의 입구측의 냉매의 건조도를 냉방 모드보다 작게 한다. 이에 따라, 난방 모드 시에 실외 응축기(13)에서 액상의 냉매를 체류시킬 수 있다.
여기에서, 도 3에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 냉동 사이클 장치(10)에서는 냉방 모드 시에 사이클을 순환시키는 필요 냉매 유량이 난방 모드 시에 사이클을 순환시키는 필요 냉매 유량보다도 많아진다. 이에 비하여, 상기한 바와 같이, 본 실시 형태의 난방 모드에서는 실외 응축기(13)에 응축시킨 냉매를 저장시킬 수 있다.
이 때문에, 본 실시 형태의 냉동 사이클 장치(10)에서는, 도 3에 도시한 바와 같이, 종래의 냉동 사이클 장치와 비교하여, 축압기(16)의 최저 필요 용량을 저감시킬 수 있고, 나아가서는, 축압기(16)의 용량을 저감시켜서 축압기(16)를 소형화할 수 있다.
또한, 실외 응축기(13)에 체류시키는 냉매량을 증가시킴으로써 실외 응축기(13)에서 냉동 사이클 장치(10) 내를 순환하는 냉매의 양의 변동의 전체를 흡수시키도록 실내 응축기(12) 및 실외 응축기(13)에서의 방열량을 조정하면, 축압기(16)를 폐지(廢止)할 수도 있다. 이에 따라, 더한층 냉동 사이클 장치(10)를 소형화할 수 있고, 또한 냉동 사이클 장치(10)의 제조 비용을 저감할 수 있다.
상기와 같이, 축압기(16)를 폐지하는 것도 가능하지만, 본 실시 형태의 냉동 사이클 장치(10)와 같이 축압기(16)를 구비하고 있는 것에 의해, 운전 모드의 전환에 동반되는, 냉동 사이클 장치(10) 내를 순환하는 필요 냉매 유량의 변동을 더한층 확실하게 흡수할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 냉동 사이클 장치(10)에서는 에어 믹스 도어(44)가 실내 응축기(12)를 통과하는 송풍 공기의 유량을 조정한다. 그리고 에어 믹스 도어(44)는 냉방 모드에서는 난방 모드보다도 실내 응축기(12)를 통과하는 송풍 공기의 유량을 감소시킨다. 이에 따라, 실내 응축기(12)에서의 고압 냉매가 가지는 열의 송풍 공기로의 방열량을 조정하는 방열량 조정부를 용이하게 구성할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 냉동 사이클 장치(10)에서는 극저온 시 난방 모드 시에, 가열 장치(24)가 실내 응축기(12)로부터 유출된 고압 냉매를 가열한다. 이에 따라, 냉동 사이클 장치(10)의 고압측 냉매 압력을 상승시킬 수 있다. 따라서, 실내 응축기(12)에서의 냉매 응축 온도를 상승시켜서 송풍 공기의 온도를 효율적으로 상승시킬 수 있어서, 공조 장치(1)의 난방 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 가열 장치(24)는 고온측 열매체 유로(20)에 배치되어, 냉각수를 가열함으로써 고압 냉매를 가열한다. 이에 따라, 간소한 구성으로 극저온 시 난방 모드 시에 고압 냉매를 가열할 수 있다. 또한, 가열 장치(24)가 차량 탑재 기기인 경우에는, 차량 탑재 기기의 배열(排熱)에 의하여 고압 냉매를 가열할 수 있기 때문에 고압 냉매를 가열하기 위한 에너지가 불필요하게 된다.
또한, 본 실시 형태의 고온측 열매체 유로(20)에는 고온측 라디에이터(22), 고온측 바이패스 유로(25) 및 고온측 삼방 밸브(23)를 가지고 있다. 이에 따르면, 가열 장치(24)로서 차량 탑재 기기가 채용되고 있는 경우와 같이, 가열 능력의 조정이 어려운 경우이어도, 냉각수의 가열량을 용이하게 조정할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 냉동 사이클 장치(10)에서는 냉각수를 외기와 열교환시켜서 냉각하는 저온측 라디에이터(33)와, 증발기(15)와 저온측 라디에이터(33) 사이에서 냉각수가 순환하는 저온측 열매체 유로(30)와, 냉각수를 토출하여 냉각수를 저온측 열매체 유로(30) 내에서 순환시키는 저온측 펌프(31)를 가지고 있다.
이에 따라, 저온측 라디에이터(33)에서 저온측 열매체 유로(30)를 순환하는 냉각수가 외기와 열교환하여 가열되고, 증발기(15)에서 저압 냉매가 가열된 냉각수가 가지는 열을 흡열할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 저온측 열매체 유로(30)에는, 양단이 저온측 라디에이터(33)의 유입측 및 유출측의 저온측 열매체 유로(30)에 접속되고, 저온측 펌프(31)에 의하여 토출된 냉각수를 저온측 라디에이터(33)를 우회시킴으로써 유통시키는 쿨러 코어 유로(34)가 설치되어 있다. 이 쿨러 코어 유로(34)에는 냉각수와 송풍 공기를 열교환시키고, 송풍 공기가 가지는 열을 냉각수에 흡열시키는 쿨러 코어(35)가 배치되어 있다.
또한, 저온측 열매체 유로(30)에는, 쿨러 코어 유로(34)로 유입되는 냉각수의 유량 및 저온측 라디에이터(33)에 유입되는 냉각수의 유량을 조정하는 쿨러 코어 유로 삼방 밸브(32)가 배치되어 있다.
따라서, 냉방 모드 시에는 쿨러 코어 유로 삼방 밸브(32)가 쿨러 코어 유로(34)를 개방하고, 또한 저온측 열매체 유로(30)의 저온측 라디에이터(33)의 유입측의 유로를 닫음으로써 쿨러 코어(35)에 냉각수가 순환하여 쿨러 코어(35)에서 케이싱(41)을 유통하는 송풍 공기를 냉각할 수 있다.
한편, 난방 모드 시에는 쿨러 코어 유로 삼방 밸브(32)가 쿨러 코어 유로(34)를 폐쇄하고, 또한 저온측 라디에이터(33)의 유입측의 저온측 열매체 유로(30)를 개방함으로써, 쿨러 코어(35)에 냉각수가 흐르지 않고, 송풍 공기가 쿨러 코어(35)에서 냉각되지 않고 실내 응축기(12)에 유입된다. 이 때문에, 난방 모드 시에 있어서, 송풍 공기가 쿨러 코어(35)에서 불필요하게 냉각되는 것이 방지되어, 공조 장치(1)의 난방 능력을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 냉동 사이클 장치(10)에서는 난방 모드 시에 실내 응축기(12)에서 고압 냉매와 송풍 공기를 열교환시켜서 송풍 공기를 가열한다. 이에 따르면, 고압 냉매가 가지는 열을 직접적으로 송풍 공기로 방열시킬 수 있기 때문에, 예를 들면, 열매체 등을 통하여 고압 냉매가 가지는 열을 간접적으로 송풍 공기로 방열시키는 경우에 비하여, 냉동 사이클 장치(10)의 송풍 공기의 가열 능력을 향상시킬 수 있다.
(제 2 실시 형태)
이하, 도 4를 이용하여 제 2 실시 형태의 공조 장치(2)에 대하여, 제 1 실시 형태의 공조 장치(1)와 다른 점에 대해서 설명한다. 제 2 실시 형태의 공조 장치(2)의 냉동 사이클 장치(10)는 제 1 실시 형태의 공조 장치(1)에 비하여, 냉매 바이패스 유로(17) 및 냉매 삼방 밸브(18)를 추가한 것이다. 그 밖의 구성에 대해서는, 제 1 실시 형태의 공조 장치(1)와 같다.
냉매 바이패스 유로(17)는 압축기(11)에 의하여 토출된 고압 냉매를 실내 응축기(12)를 우회시킴으로써 실외 응축기(13)에 유통시키는 유로이다. 냉매 바이패스 유로(17)는 냉매 유로(9)의 실내 응축기(12)의 유입측 및 유출측에 접속되어 있다.
냉매 삼방 밸브(18)는 냉매 바이패스 유로(17)로 유입되는 고압 냉매의 유량을 조정함으로써 압축기(11)로부터 토출된 고압 냉매 중 실내 응축기(12)에 유입되는 고압 냉매의 유량과, 압축기(11)로부터 토출된 고압 냉매 중 실외 응축기(13)에 유입되는 고압 냉매의 유량을 조정하는 유량 조정 밸브이다.
따라서, 냉매 삼방 밸브(18)는 실내 응축기(12)에 유입되는 고압 냉매의 유량을 조정함으로써 실내 응축기(12)에서의 고압 냉매가 가지는 열의 송풍 공기로의 방열량을 조정할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태의 냉매 삼방 밸브(18)는 실내 응축기(12)에서 고압 냉매가 송풍 공기로 방열하는 방열량을 조정하는 방열량 조정부로서의 기능을 완수한다.
다음으로, 상기 구성에서의 본 실시 형태의 작동에 대하여 설명한다. 냉매 삼방 밸브(18)는 냉방 모드에서는 난방 모드(극저온 시 난방 모드를 포함한다)보다도 실내 응축기(12)에 유입되는 고압 냉매의 유량을 감소시킨다.
보다 구체적으로, 본 실시 형태에서는 난방 모드 시에 냉매 삼방 밸브(18)는 냉매 바이패스 유로(17)를 폐쇄하고, 또한 실내 응축기(12)의 유입측을 개방한다. 이에 따라, 압축기(11)에 의하여 토출된 고압 냉매의 전량이 실내 응축기(12)에 유입되고, 실내 응축기(12)에서, 고압 냉매와 송풍 공기가 열교환하여 송풍 공기가 가열된다.
본 실시 형태에서는 냉방 모드 시에 냉매 삼방 밸브(18)는 냉매 바이패스 유로(17)를 개방하고, 또한 실내 응축기(12)의 유입측을 폐쇄한다. 이에 따라, 압축기(11)에 의하여 토출된 고압 냉매의 전량이 냉매 바이패스 유로(17)에 유입되고, 실외 응축기(13)에 유입된다. 이에 따라, 실내 응축기(12)에서, 고압 냉매와 송풍 공기가 열교환되는 것이 방지되어, 케이싱(41) 내를 유통하는 송풍 공기가 가열되는 것이 확실하게 방지된다.
이와 같이, 본 실시 형태의 냉동 사이클 장치(10)에 있어서도, 냉매 삼방 밸브(18)에 의하여 실내 응축기(12)에 유입되는 고압 냉매의 유량을 조정하여, 실내 응축기(12)에서의 고압 냉매의 송풍 공기로의 방열량을 조정함으로써 난방 모드와 냉방 모드를 전환할 수 있다. 따라서, 제 1 실시 형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
(제 3 실시 형태)
이하, 도 5를 이용하여 제 3 실시 형태의 공조 장치(3)에 대하여, 제 1 실시 형태의 공조 장치(1)와 다른 점에 대해서 설명한다. 제 3 실시 형태의 공조 장치(3)에서는 제 1 실시 형태의 공조 장치(1)에 비하여, 분기부(71a), 냉방용 냉매 유로(71), 냉방용 감압 밸브(72), 실내 증발기(73) 등을 추가하고, 쿨러 코어 유로 삼방 밸브(32), 쿨러 코어 유로(34), 쿨러 코어(35) 등을 폐지하고 있다.
분기부(71a)는 실외 응축기(13)로부터 유출된 냉매의 흐름을 분기하는 부위이다. 이와 같은 분기부(71a)로서는, 삼방향 조인트 구조의 것을 채용할 수 있다. 분기부(71a)의 한쪽의 유출구에는 감압 밸브(14)의 입구측이 접속되어 있다. 분기부(71a)의 다른쪽의 유출구에는 냉방용 감압 밸브(72)의 입구측이 접속되어 있다. 이 때문에, 감압 밸브(14)와 냉방용 감압 밸브(72)는 냉매 흐름에 대하여 병렬적으로 배치되어 있다.
냉방용 냉매 유로(71)는 분기부(71a)의 한쪽의 유출구와 압축기(11)의 흡입측(구체적으로는, 축압기(16)의 입구측)을 접속하는 냉매 통로이다. 냉방용 냉매 유로(71)에는 분기부(71a)측으로부터 냉방용 감압 밸브(72) 및 실내 증발기(73)가 그 정렬순으로 배치되어 있다.
냉방용 감압 밸브(72)는 적어도 냉방 모드 시에 분기부(71a)에서 분기된 냉매를 감압 팽창시키는 감압부이다. 냉방용 감압 밸브(72)는 제어 장치(50)로부터 출력되는 제어 신호에 의하여, 그 작동이 제어되는 전기식의 가변 스로틀 기구이다. 냉방용 감압 밸브(72)는 밸브체와 전동 액추에이터를 가지고 있다. 밸브체는 냉매 통로의 통로 개도(바꾸어 말하면, 스로틀 개도)가 변경 가능하게 구성되어 있다. 전동 액추에이터는 밸브체의 스로틀 개도를 변화시키는 스테핑 모터를 가지고 있다.
실내 증발기(73)는 적어도 냉방 모드 시에 송풍 공기가 가지는 열을 직접적으로 흡열시킴으로써 냉방용 감압 밸브(72)에서 감압된 저압 냉매를 증발시키는 증발기이다. 실내 증발기(73)는 케이싱(41) 내에 형성된 공기 통로의 실내 응축기(12) 및 에어 믹스 도어(44)보다도 공기 흐름 상류측에 배치되어 있다.
또한, 감압 밸브(14)의 하류측에는 감압 밸브(14)에서 감압된 저압 냉매와 저온측 열매체 유로(30)를 순환하는 저온측 열매체인 냉각수를 열교환시키는 난방용 증발기(84)가 배치되어 있다. 난방용 증발기(84)의 기본적 구성은 제 1 실시 형태에서 설명한 증발기(15)와 동일하다.
본 실시 형태의 저온측 열매체 유로(30)에는 저온측 바이패스 유로(37), 저온측 삼방 밸브(38), 열원 장치(39)가 배치되어 있다. 저온측 바이패스 유로(37)는 저온측 펌프(31)에 의하여 토출된 냉각수를 저온측 라디에이터(33)를 우회시킴으로써 유통시키는 유로이다. 저온측 바이패스 유로(37)는 저온측 라디에이터(33)의 유입측의 저온측 열매체 유로(30)와, 저온측 라디에이터(33)의 유출측의 저온측 열매체 유로(30)를 접속하고 있다.
저온측 삼방 밸브(38)는 저온측 바이패스 유로(37)로 유입되는 냉각수의 유량을 조정함으로써 저온측 라디에이터(33)에 유입되는 냉각수의 유량 및 열원 장치(39)로 유입되는 냉각수의 유량을 조정하는 저온측 유량 조정 밸브이다. 저온측 삼방 밸브(38)는 제어 장치(50)로부터 출력되는 제어 신호에 의하여, 그 작동이 제어된다.
열원 장치(39)는 가열 장치(24)와 마찬가지로, 작동 시에 발열을 동반하는 차량 탑재 기기나 전력이 공급됨으로써 발열하는 PTC히터(전기식의 히터) 등을 채용할 수 있다. 그 밖의 공조 장치(3)의 구성은 제 1 실시 형태의 공조 장치(1)와 동일하다.
다음으로, 상기 구성에서의 본 실시 형태의 작동에 대하여 설명한다.
(냉방 모드)
본 실시 형태의 냉방 모드에서는 제어 장치(50)가 감압 밸브(14)를 폐쇄시키고, 냉방용 감압 밸브(72)를 냉매 감압 작용을 발휘하는 스로틀 상태로 한다. 냉방용 감압 밸브(72)로 출력되는 제어 신호에 대해서는, 냉방용 감압 밸브(72)로 유입되는 냉매의 과냉각도가 사이클의 성적 계수(이른바, COP)를 최대값에 가까워지도록 미리 정해진 목표 과냉각도에 가까워지도록 결정된다. 그 밖의 제어 대상 기기의 작동은 제 1 실시 형태의 냉방 모드와 동일하다.
따라서, 본 실시 형태의 냉방 모드에서는 압축기(11)로부터 토출된 냉매가 제 1 실시 형태와 마찬가지로, 실외 응축기(13)에서 방열한다. 실외 응축기(13)로부터 유출된 냉매는 감압 밸브(14)가 폐쇄하고 있기 때문에 냉방용 감압 밸브(72)로 유입되고 감압되어 저압 냉매로 된다.
감압 밸브(14)에서 감압된 저압 냉매는 실내 증발기(73)로 유입된다. 실내 증발기(73)로 유입된 저압 냉매는 공조용 송풍기(42)로부터 송풍된 송풍 공기로부터 흡열하여 증발한다. 이에 따라, 송풍 공기가 냉각된다. 실내 증발기(73)로부터 유출된 냉매는 축압기(16)로 유입되어 기액 분리된다. 축압기(16)에서 분리된 기상 냉매는 압축기(11)로 흡입되어 다시 압축된다.
이상과 같이, 냉방 모드에서는 실내 증발기(73)에서 냉각된 송풍 공기를 차의 실내로 분출할 수 있다. 이에 따라, 차의 실내의 냉방을 실현할 수 있다.
(난방 모드 및 극저온 시 난방 모드)
본 실시 형태의 난방 모드 및 극저온 시 난방 모드에서는, 제어 장치(50)가 냉방용 감압 밸브(72)를 폐쇄시킨다. 또한, 제어 장치(50)는 저온측 열매체 유로(30)의 냉각수가 열원 장치(39)측으로 유입되도록 저온측 삼방 밸브(38)의 작동을 제어한다. 그 밖의 제어 대상 기기의 작동은 제 1 실시 형태의 난방 모드 및 극저온 시 난방 모드와 동일하다.
따라서, 본 실시 형태의 난방 모드에서는, 압축기(11)로부터 토출된 냉매가 제 1 실시 형태와 마찬가지로, 실내 응축기(12) 및 실외 응축기(13)에서 방열하고, 감압 밸브(14)에서 감압되어 저압 냉매로 된다.
감압 밸브(14)에서 감압된 저압 냉매는 난방용 증발기(84)로 유입된다. 난방 모드에서는 저온측 펌프(31)가 작동하고 있다. 따라서, 난방용 증발기(84)로 유입된 저압 냉매는 저온측 열매체 유로(30) 내를 순환하는 냉각수로부터 흡열하여 증발한다. 이에 따라, 저온측 열매체 유로(30) 내를 순환하는 냉각수가 냉각된다.
이때, 난방 모드에서는 저온측 삼방 밸브(38)가 열원 장치(39)측으로 냉각수를 유입시키도록 전환되어 있다. 따라서, 난방용 증발기(84)에서 냉각된 냉각수는 열원 장치(39)로부터 흡열한다. 따라서, 난방용 증발기(84)로 유입된 저압 냉매는 냉각수가 열원 장치(39)로부터 흡열한 열을 흡열하여 증발한다.
난방용 증발기(84)로부터 유출된 냉매는 축압기(16)로 유입되어 기액 분리된다. 그 밖의 작동은 제 1 실시 형태와 동일하다.
이상과 같이, 난방 모드에서는 제 1 실시 형태와 마찬가지로, 실내 응축기(12)에서 가열된 송풍 공기를 차의 실내로 분출할 수 있다. 이에 따라, 차의 실내의 난방을 실현할 수 있다. 또한, 실외 응축기(13)에서 냉매를 응축시키고, 응축시킨 냉매를 실외 응축기(13) 내에 체류시킬 수 있다.
또한, 극저온 시 난방 모드에서는 제 1 실시 형태와 마찬가지로, 실내 응축기(12)에서 가열된 송풍 공기를 차의 실내로 분출할 수 있다. 이에 따라, 차의 실내의 난방을 실현할 수 있다. 또한, 제 1 실시 형태와 마찬가지로, 실내 응축기(12)에서의 냉매 응축 온도를 상승시켜서 송풍 공기의 온도를 효율적으로 상승시킬 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 냉동 사이클 장치(10)에 있어서도, 제 1 실시 형태와 마찬가지로, 방열용 조정부인 에어 믹스 도어(44)에 의하여 실내 응축기(12)에서의 고압 냉매가 가지는 열의 송풍 공기로의 방열량을 조정함으로써 난방 모드와 냉방 모드를 전환할 수 있다. 따라서, 냉동 사이클 장치(10)의 사이클 구성을 간소화할 수 있고, 또한 사이클 장치(10)의 냉매 회로의 전환을 위한 복잡한 제어도 불필요하게 된다.
또한, 본 실시 형태의 냉동 사이클 장치(10)에서는 분기부(71a), 난방용 증발기(84) 및 실내 증발기(73)를 가지고 있다. 따라서, 냉방 모드 시에는 실내 증발기(73)에서 송풍 공기와 저압 냉매를 직접적으로 열교환시킬 수 있기 때문에, 예를 들면, 열매체 등을 통하여 송풍 공기와 저압 냉매를 간접적으로 열교환시키는 경우에 비하여, 냉동 사이클 장치(10)의 송풍 공기의 냉각 능력을 향상시킬 수 있다.
한편, 난방 모드에서는 실내 증발기(73)로 냉매를 유입시키지 않고, 난방용 증발기(84)로 냉매를 유입시킴으로써, 난방용 증발기(84)에서 냉매가 냉각수로부터 난방용의 열원으로 되는 열을 흡열할 수 있다. 따라서, 불필요하게 송풍 공기로부터 흡열하여 송풍 공기의 온도를 저하시켜 버리는 일이 없다.
또한, 본 실시 형태의 저온측 열매체 유로(30)에는 저온측 열매체인 냉각수를 가열하는 열원 장치(39)가 배치되어 있다. 따라서, 열원 장치(39)가 발생시킨 열을 이용하여 차의 실내의 난방을 실현할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 저온측 열매체 유로(30)에는 저온측 라디에이터(33)가 배치되어 있다. 따라서, 본 실시 형태의 난방 모드 및 극저온 시 난방 모드에서는, 저온측 열매체 유로(30)의 냉각수가 열원 장치(39)측으로 유입되도록 저온측 삼방 밸브(38)의 작동을 제어한 예를 설명했지만, 열원 장치(39)측 및 저온측 라디에이터(33)측의 양쪽으로 냉각수를 유입시켜도 좋다.
이에 따르면, 열원 장치(39) 및 외기의 양쪽에서 차의 실내를 난방하기 위한 열을 흡열할 수 있다. 따라서, 열원 장치(39)의 과도한 온도 저하를 억제할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 냉동 사이클 장치(10)에서는 저압 냉매를 증발시키기 위한 열교환기로서, 서로 독립된 실내 증발기(73) 및 난방용 증발기(84)를 가지고 있다. 따라서, 난방용 증발기(84) 및 실내 증발기(73)에 대하여, 각각의 용도에 따른 적절한 체격의 것이나 열교환 방식의 것을 채용할 수 있다.
예를 들면, 실내 증발기(73)로서, 냉매를 유통시키는 복수개의 튜브와, 튜브에 대하여 냉매의 분배 또는 집합을 실시하는 한 쌍의 탱크를 가지고 구성되는, 이른바 탱크 앤드 튜브형의 열교환기 구조의 것을 채용해도 좋다. 또한, 난방용 증발기(84)로서, 판형상 부재를 적층 배치함으로써 형성되는, 이른바 적층식의 열교환기 구조의 것을 채용해도 좋다.
(제 4 실시 형태)
이하, 도 6을 이용하여 제 4 실시 형태의 공조 장치(4)에 대하여, 제 3 실시 형태의 공조 장치(3)와 다른 점에 대해서 설명한다. 제 4 실시 형태의 공조 장치(4)는 제 3 실시 형태의 공조 장치(3)에 비하여, 증발기용 유로(81), 증발기용 감압 밸브(82), 열원 장치 냉각용 증발기(83), 열원 장치 냉각용 유로(85) 및 열원 장치 냉각용 펌프(86)가 추가되어 있고, 저온측 바이패스 유로(37) 및 저온측 삼방 밸브(38)가 폐지되어 있다. 그 밖의 구성에 대해서는 제 3 실시 형태의 공조 장치(3)와 동일하다.
증발기용 유로(81)는 실외 응축기(13)와 감압 밸브(14) 사이의 냉매 유로(9) 및 증발기(15)와 축압기(16)(압축기(11)) 사이의 냉매 유로(9)를 접속하고 있다. 증발기용 유로(81)에는, 실외 응축기(13)와 감압 밸브(14) 사이의 냉매 유로(9)와의 분기부(81a)측으로부터 증발기용 감압 밸브(82) 및 열원 장치 냉각용 증발기(83)가 그 정렬순으로 배치되어 있다.
증발기용 감압 밸브(82)는 감압 밸브(14) 및 냉방용 감압 밸브(72)와 병렬로 설치되어 있다. 증발기용 감압 밸브(82)는 실외 응축기(13)로부터 유출된 분기부(81a)에서 분기된 액상 냉매를 감압 팽창시키는 감압부이다.
증발기용 감압 밸브(82)는 제어 장치(50)로부터 출력되는 제어 신호에 의하여, 그 작동이 제어되는 전기식의 가변 스로틀 기구이고, 밸브체와 전동 액추에이터를 가지고 있다. 밸브체는 냉매 통로의 통로 개도(바꾸어 말하면, 스로틀 개도)가 변경 가능하게 구성되어 있다. 전동 액추에이터는 밸브체의 스로틀 개도를 변화시키는 스테핑 모터를 가지고 있다.
열원 장치 냉각용 증발기(83)는 증발기(15) 및 실내 증발기(73)와 병렬로 설치되어 있다. 열원 장치 냉각용 증발기(83)는 증발기용 감압 밸브(82)에서 감압된 저압 냉매가 가지는 열과 열원 장치 냉각용 유로(85)를 유통하는 저온측 열매체인 냉각수를 열교환시킴으로써 저압 냉매를, 냉각수가 가지는 열을 흡열시킴으로써 증발시킨다.
열원 장치 냉각용 유로(85)는 환형상의 유로이고, 저온측 열매체인 냉각수가 순환한다. 열원 장치 냉각용 유로(85)에는 열원 장치 냉각용 증발기(83), 열원 장치 냉각용 펌프(86) 및 열원 장치(39)가 그 정렬순으로 배치되어 있다.
열원 장치 냉각용 펌프(86)는 냉각수를 흡입하여 토출하는 열매체 펌프이다. 열원 장치 냉각용 펌프(86)는 전동식의 펌프이고, 열원 장치 냉각용 유로(85)를 순환하는 냉각수의 유량을 조정하는 냉각수 유량 조정부이다.
열원 장치(39)를 냉각하는 경우에, 증발기용 감압 밸브(82)는 스로틀 상태로 된다. 이에 따라, 증발기용 감압 밸브(82)에 의하여 감압된 저압 냉매가 열원 장치 냉각용 증발기(83)에 유입된다. 그리고 열원 장치 냉각용 증발기(83)에 있어서, 저압 냉매가 냉각수와 열교환되어 가열되고, 냉각수가 저압 냉매와 열교환되어 냉각된다. 그리고 열원 장치 냉각용 펌프(86)에 의하여 토출된 냉각수에 의해서 열원 장치(39)가 냉각된다.
이와 같이, 제 4 실시 형태의 공조 장치(4)에서 저압 냉매를 증발시키는 증발기는 냉각 모드 시에 냉방용 감압 밸브(72)에서 감압된 저압 냉매가 송풍 공기의 열을 흡열하는 실내 증발기(73)와, 증발기용 감압 밸브(82)에서 감압된 저압 냉매가 열원 장치(39)가 발한 열을 흡열하는 열원 장치 냉각용 증발기(83)와, 난방 모드 시에 감압 밸브(14)에서 감압된 저압 냉매가 외기의 열을 흡열하는 난방용 증발기(84)로 구성되어 있다.
본 개시는 상기의 실시 형태에 한정되지 않고, 본 개시의 취지를 일탈하지 않는 범위 내에서 이하와 같이 여러 가지로 변형 가능하다. 상기 각 실시 형태는 실시 가능한 범위에서 적절히 조합해도 좋다.
상기의 실시 형태에서는 본 개시에 관한 냉동 사이클 장치(10)를 차량용의 공조 장치에 적용한 예를 설명했지만, 본 개시에 관한 냉동 사이클 장치(10)의 적용은 차량에 한정되지 않고, 정치형(定置型)의 공조 장치에 적용해도 좋다. 또한, 본 개시에 관한 냉동 사이클 장치(10)의 적용은 공조 장치에 한정되지 않고, 열교환 대상 유체가 음료수나 생활용수로 되는 급탕기에 적용해도 좋다.
상기의 실시 형태에서는 냉매를 저장하는 액저장부로서의 축압기(16)를 압축기(11)의 상류측에 배치한 예를 설명했지만, 액저장부는 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 액저장부로서, 실외 응축기(13)의 하류측에 실외 응축기로부터 유출된 냉매의 기액을 분리하여 잉여 액상 냉매를 저장하는 리시버(수액기)를 배치해도 좋다. 물론, 축압기(16)와 리시버를 동시에 배치해도 좋다.
상기의 실시 형태에서는 냉방 모드 및 난방 모드(극저온 시 난방 모드를 포함한다)로 전환 가능한 냉동 사이클 장치(10)에 대하여 설명했지만, 냉동 사이클 장치(10)의 운전 모드의 전환은 이에 한정되지 않는다.
예를 들면, 상기의 제 1 실시 형태에서 설명한 냉동 사이클 장치(10)에 있어서, 냉방 모드와 마찬가지로 쿨러 코어(35)에서 송풍 공기를 냉각한다. 또한, 에어 믹스 도어(44)의 개도를 변경하여, 쿨러 코어(35)에서 냉각되어 제습된 송풍 공기를 실내 응축기(12)에서 재가열하여 공조 대상 공간으로 분출하도록 해도 좋다. 이에 따르면, 공조 대상 공간의 제습 난방을 실현하는 제습 난방 모드로 전환할 수 있다.
또한, 예를 들면, 상기의 제 3 실시 형태에서 설명한 냉동 사이클 장치(10)에서, 난방 모드 시와 마찬가지로 열원 장치(39)가 가지는 열을 흡열한다. 또한, 실내 응축기 통로(45)를 폐쇄하도록 에어 믹스 도어(44)를 변위시키고, 또한 고온측 펌프(21)를 작동시켜서 고온측 열매체 유로(20)의 냉각수를 고온측 라디에이터(22)로 유입시킨다. 이에 따르면, 송풍 공기의 온도 조정을 실시하지 않고, 열원 장치(39)가 발생시킨 열을 고온측 라디에이터(22)에서 외기로 방열시키는 기기 냉각 모드로 전환할 수 있다.
상기의 실시 형태에 있어서, 고온측 라디에이터(22) 및 저온측 라디에이터(33)는 각각을 유통하는 냉각수(즉, 고온측 열매체 및 저온측 열매체)끼리가 열이동 가능하게 구성되어 있어도 좋다. 예를 들면, 고온측 라디에이터(22) 및 저온측 라디에이터(33)를 탱크 앤드 튜브형의 열교환기로 구성하고, 양쪽의 열교환기에서 열교환을 촉진하는 핀을 공통의 금속 부재로 구성함으로써 열이동 가능하게 해도 좋다. 또한, 고온측 열매체 및 저온측 열매체를 합류시키는 구성으로 해도 좋다.
상기의 실시 형태에서는 각 열교환기의 상세에 대하여 언급하지 않고 있지만, 예를 들면, 제 4 실시 형태에서 설명한, 열원 장치 냉각용 증발기(83) 및 난방용 증발기(84)는 냉매와 열매체(상변화하지 않는 액체)를 열교환시키는 열교환기라는 점에서 공통되어 있다. 그래서 열원 장치 냉각용 증발기(83) 및 난방용 증발기(84)를 공통의 구조의 것(예를 들면, 적층식의 열교환기 구조의 것)을 채용하여 일체화시켜도 좋다.
냉동 사이클 장치(10)를 구성하는 각 구성 기기는 상기의 실시 형태에 개시된 것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 상기의 실시 형태에서는 압축기(11)로서, 전동 압축기를 채용한 예를 설명했지만, 차량 주행용 엔진에 적용되는 경우에는, 압축기(11)로서, 풀리, 벨트 등을 통하여 차량 주행용 엔진으로부터 전달되는 회전 구동력에 의해서 구동되는 엔진 구동식의 압축기를 채용해도 좋다.
본 개시는 실시예에 준거하여 기술되었지만, 본 개시는 해당 실시예나 구조에 한정되는 것은 아니라고 이해된다. 본 개시는 여러 가지 변형예나 균등 범위 내의 변형도 포함한다. 덧붙여서, 여러 가지 조합이나 형태가 본 개시에 나타나 있지만, 이것들에 일요소만, 그 이상 또는 그 이하를 포함하는 다른 조합이나 형태도 본 개시의 범주나 사상 범위에 들어가는 것이다.

Claims (10)

  1. 냉매를 압축하여 토출하는 압축기(11);
    상기 압축기로부터 토출된 고압 냉매가 가지는 열을 열교환 대상 유체에 방열시키는 가열용 방열기(12);
    상기 압축기로부터 토출된 고압 냉매가 가지는 열을 고온측 열매체에 방열시키는 열매체용 방열기(13);
    상기 가열용 방열기 및 상기 열매체용 방열기의 하류측의 냉매를 감압시키는 감압부(14);
    상기 감압부에서 감압된 냉매를, 상기 열교환 대상 유체가 가지는 열을 흡열시킴으로써 증발시키는 증발기(15, 73); 및
    상기 가열용 방열기에서 고압 냉매가 상기 열교환 대상 유체로 방열하는 방열량을 조정하는 방열량 조정부(44, 18)를 가지며,
    상기 방열량 조정부는, 상기 열교환 대상 유체를 가열하는 가열 모드에서는 상기 가열용 방열기에서의 방열량을 상기 열매체용 방열기에서의 방열량보다도 증가시키고, 상기 열교환 대상 유체를 냉각하는 냉각 모드에서는 상기 가열 모드보다도 상기 가열용 방열기에서의 방열량을 감소시키는
    냉동 사이클 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열매체용 방열기는 상기 가열용 방열기로부터 유출된 상기 냉매가 가지는 열을 상기 고온측 열매체에 방열시키는 것이고,
    상기 방열량 조정부는 상기 가열 모드에서는 상기 열매체용 방열기의 입구측의 상기 냉매의 건조도를 상기 냉각 모드보다 작게 하는
    냉동 사이클 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 열매체용 방열기의 하류측 및 상기 압축기의 상류측의 적어도 한쪽에 상기 냉매를 저장하는 액저장부를 가지는
    냉동 사이클 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방열량 조정부는 상기 가열용 방열기를 통과하는 상기 열교환 대상 유체의 유량을 조정하고,
    상기 방열량 조정부는 상기 냉각 모드에서는 상기 가열 모드보다도 상기 가열용 방열기를 통과하는 상기 열교환 대상 유체의 유량을 감소시키는
    냉동 사이클 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방열량 조정부는, 상기 압축기로부터 토출된 상기 고압 냉매 중 상기 가열용 방열기에 유입되는 상기 고압 냉매의 유량과, 상기 압축기로부터 토출된 상기 고압 냉매 중 상기 열매체용 방열기에 유입되는 상기 고압 냉매의 유량을 조정하고,
    상기 방열량 조정부는 상기 냉각 모드에서는 상기 가열 모드보다도 상기 가열용 방열기에 유입되는 상기 고압 냉매의 유량을 감소시키는
    냉동 사이클 장치.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가열용 방열기로부터 유출된 상기 고압 냉매를 가열하는 가열 장치(24)를 가지는
    냉동 사이클 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 고온측 열매체를 순환시키는 고온측 열매체 유로(20)를 가지며,
    상기 가열 장치는 상기 고온측 열매체 유로에 배치되어, 상기 고온측 열매체를 가열하는 것인
    냉동 사이클 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열매체용 방열기로부터 유출된 냉매의 흐름을 분기하는 분기부(71a); 및
    상기 분기부에서 분기된 한쪽의 냉매와 저온측 열매체를 열교환시키는 난방용 증발기(84)를 가지며,
    상기 증발기(73)는 상기 분기부에서 분기된 다른쪽의 냉매와 상기 열교환 대상 유체를 열교환시키는 것인
    냉동 사이클 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 저온측 열매체를 순환시키는 저온측 열매체 유로(30, 85)를 가지며,
    상기 저온측 열매체 유로에는 상기 저온측 열매체를 가열하는 열원 장치(39)가 배치되어 있는
    냉동 사이클 장치.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 저온측 열매체를 순환시키는 저온측 열매체 유로(30)를 가지며,
    상기 저온측 열매체 유로에는 상기 저온측 열매체와 외기를 열교환시키는 저온측 라디에이터(33)가 배치되어 있는
    냉동 사이클 장치.
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