JP2000073406A - 建設機械のエアコン装置 - Google Patents

建設機械のエアコン装置

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JP2000073406A
JP2000073406A JP10247914A JP24791498A JP2000073406A JP 2000073406 A JP2000073406 A JP 2000073406A JP 10247914 A JP10247914 A JP 10247914A JP 24791498 A JP24791498 A JP 24791498A JP 2000073406 A JP2000073406 A JP 2000073406A
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JP
Japan
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air
temperature
air conditioner
heat exchanger
evaporator
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JP10247914A
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Inventor
Shigeaki Takahashi
重明 高橋
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Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温時(高温地域)においても快適な環境
を提供できるエアコンを提供することを課題としてい
る。 【解決手段】 エアコン装置の通風路に吸熱用エバポレ
ータとペルチェ熱交換器を設け、エアコン装置の冷媒温
度を検出する冷媒温度センサと通風空気温度を検出する
空気温度センサを設け、該両センサの出力を各々コント
ローラの入力側に接続し、該コントローラの出力側を該
ペルチェ熱交換器の入力側に接続し、該コントローラは
前記冷媒温度と前記通風空気温度に基づいて該エバポレ
ータの吸熱能力を判断し、吸熱能力が不足の場合は前記
ペルチェ熱交換器へ電流を供給することにより前記エバ
ポレータの冷却能力を補助するように制御したことを特
徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、建設機械のエア
コン装置の技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】従来から建設機械にはエンジンが使用さ
れており、エンジン冷却のためにラジエータが設置され
ている。更に、油圧機器内の油温度上昇を防止するため
にオイルクーラにより作動油を冷却する必要がある。更
に、建設機械のキャブ内の空調のためにエアコン(エア
コンディショナ、以下エアコンという)が使用されてい
る。図3は従来から建設機械に使用されているエアコン
と装置類の冷却システムの回路構成を示している。
【0003】図3において、上部旋回体(図示省略)の
上にエンジン10が設置されており、エンジン10の出
力軸にはクーリングファン11が取り付けられており、
クーリングファン11の前側にはラジエータ12、オイ
ルクーラ13及びコンデンサー14が配置され、前方か
らの吸入空気Aによりラジエータ12、オイルクーラ1
3及びコンデンサ14を冷却するように構成されてい
る。
【0004】一方、運転室キャブ内の空調(暖房及び冷
房)を行うために、ブロア16により外部空気A’又は
キャブ内空気B’或いは双方の混合空気がダクト17内
に導入され、エバポレータ18を通過し、エバポレータ
を通過した空気はエアミックスダンパー19の切換位置
により一部がヒータコア20を通過し、残りは直接キャ
ブ内の吹出口21からキャブ内に吹き出される。吹き出
し空気の温度はエアミックスダンパ19の開度を調整
し、冷風と温風の割合を調整することにより行われる。
【0005】エバポレータ18とコンデンサ14は、図
3に示すように、一つの閉回路29(以下、冷凍回路と
いう)を構成している。図4は冷房回路29を説明のた
めに上記閉回路を抜き出した図である。図4において、
エキスパンションバルブ25において急膨張し低温低圧
の液体となった冷媒は、エバポレータ18において蒸発
し気体となるが、この際通過空気Cの熱を奪い取り、通
過空気Cを冷却する。ここで低温低圧の気体となった冷
媒は、コンプレッサ22により、凝縮しやすい状態まで
圧縮され高温高圧の気体となる。この高温高圧の気体は
コンデンサ14において通過空気Dにより冷却されて高
温高圧の液体となる。通過空気Dはこれにより加熱され
る。コンデンサ14で液化した冷媒はレシーバドライヤ
24において一時的に蓄えられると同時に冷媒中の水分
やゴミが除去される。レシーバドライヤ24を通過した
高温高圧の液体は、再びエキスパンションバルブ25に
送られる。
【0006】上記サイクルにおいて、エバポレータ18
は熱を吸収し(通過空気Cを冷却し)、コンデンサ14
は熱を放出する(通過空気Dを加熱する)。エキスパン
ションバルブ25は冷房負荷に応じてエバポレータ18
に入る冷媒量を調整できるものもある。また、コンプレ
ッサ22の回転数を上げて冷媒流量を増加させることに
より冷却能力を増大させることもできる。
【0007】また、エンジン10によって暖められた温
水(冷却水)は配管26、温水コック27、ヒータコア
20、配管28を通って循環する。ヒータコア20はそ
こを通る空気を加熱する。ヒータコア20はキャブ内の
暖房のために設けられているもので、ラジエータ12と
全く同じ構成であり、その流路に温水コック27が設け
られている。温水コック27はエアコンの温度調整レバ
ーと連動して作動する。即ち、レバーが「冷」側に一杯
になっているときはヒータコア20に温水は流れない。
【0008】以上説明したように、従来のエアコンで
は、吸入空気をエバポレータ18で冷却し、ヒータコア
で加熱し、冷風と温風の通過量を調整することで冷房か
ら暖房まで可能にしている。しかしながら、夏期の高温
の日には(又は暑い地方での作業においては)運転室キ
ャブ内の温度を適温(涼しい温度)に維持しようとする
とコンデンサ14を通過した空気が高温となり、オイル
クーラ13、ラジエータ12を十分に冷やすことが困難
となる。従って、例えばエンジンがオーバヒートを起こ
すなど、車両とのヒートバランスに悪影響を与えてしま
うという課題があった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上記課題に対して、ブ
ロワー16の送風量を少なくして冷房能力を弱めるとキ
ャブ内の温度が高温となり、快適な操作に支障を来し、
また、コンデンサ14を冷却するためのファンを別個に
設けると広いスペースが必要となり、設置する機器との
レイアウト上問題が生じる。この発明は、上述のような
背景の下になされたもので、高温時(高温地域)におい
ても快適な環境を提供できるエアコンを提供することを
課題としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は以下の手段を採用している。即ち、請求項1
記載の発明は、エアコン装置の通風路に吸熱用エバポレ
ータとペルチェ熱交換器を設け、エアコン装置の冷媒温
度を検出する冷媒温度センサと通風空気温度を検出する
空気温度センサを設け、該両センサの出力を各々コント
ローラの入力側に接続し、該コントローラの出力側を該
ペルチェ熱交換器の入力側に接続し、該コントローラは
前記冷媒温度と前記通風空気温度に基づいて該エバポレ
ータの吸熱能力を判断し、吸熱能力が不足の場合は前記
ペルチェ熱交換器へ電流を供給することにより前記エバ
ポレータの冷却能力を補助するように制御したことを特
徴としている。
【0011】
【発明の実施形態】図1は本発明の実施形態を示す。図
2は本実施形態の制御ブロック図を示す。以下、図面を
参照してこの発明の実施形態について説明する。なお、
従来装置で説明したものと同じ構成要素については同一
の番号を付して詳細な説明を省略する。図1において、
エバポレータ18の適宜の位置に通過空気温度センサ3
1を配置し、その風下にペルチェ熱交換器を30を配設
する。温度センサ31は、例えばサーミスタで構成さ
れ、その出力端はコントローラ35の入力側に接続され
ている。
【0012】ペルチェ熱交換器30はペルチェ効果を利
用した熱交換器で2種類の金属を接合し電流を流すとそ
の流れる方向により発熱又は吸熱を行う装置である。金
属の代わりに半導体を利用したものは低温側を摂氏マイ
ナス40度にも下げることができる。ペルチェ熱交換器
は小型にすることができるが、現在ではコスト高になる
という欠点がある。従って、本実施形態では所定方向に
電流を流して吸熱器(補助用の冷凍器)として利用して
いる。熱交換器30の入力端は電流制御回路33に接続
されている。電流制御回路33はPWM方式を採用し、
パルス幅を変更することにより制御する。
【0013】また、冷媒の温度を測定するための冷媒温
度センサ32がコンデンサ14の入口側に設けられ、温
度センサ32の出力端はコントローラ35の入力側に接
続されている。コントローラ35は図2に示すように、
入力側に通過空気温度センサ31と冷媒温度センサ32
が接続されており、出力側は電流制御回路33を介して
ペルチェ熱交換器30に接続されている。コントローラ
35は、通過空気温度がt1以上の高温でかつ冷媒温度
がt2以上の高温の場合はコンデンサ14による冷却能
力は不足していると判断し、不足量Qに比例する制御信
号sを電流制御回路33に出力する。
【0014】制御回路33は制御信号sに比例したパル
ス幅wを持つ電流をペルチェ熱交換器30に出力する。
熱交換器30はパルス幅wに比例する熱量を吸収して、
通過空気の温度を下げる。この際ダンパー19は通過空
気がヒータコア20を通過しないように上側の位置に制
御されている。これによって運転室キャブ内には涼しい
空気が吹出口21より吹き出される。また、その際冷凍
回路29を流れる冷媒流量を少なくすることができ、コ
ンデンサー14に過剰の冷却能力を要求しないので、オ
イルクーラ13、ラジエータ12も適度に冷やされてエ
ンジンがオーバヒートしたり、作動油が異常な高温にな
ることを防止できる。
【0015】通過空気温度がt1以下の場合はエバポレ
ータ18によって通過空気は冷却されているので、ペル
チェ冷却器30は作動させない。即ち、制御信号uは、
u=0とする。また、通過空気温度がt1以上である
が、冷媒温度がt2以下の場合は冷凍回路29は冷却能
力に余裕があると考えられるので、ペルチェ冷却器30
は作動させず、冷媒流量を増加させる制御を行う。ま
た、通過空気温度がt1以下、冷媒温度がt2以下の場
合はペルチェ冷却器30は作動させない。
【0016】本実施形態はペルチェ冷却器30を補助冷
却器として設け、上記のように制御を行っているので、
冷却能力が不足することもなく、正常な作動が可能であ
り、更に、ペルチェ冷却器は補助手段として利用してい
るので不必要に過大なエネルギーのロスを生じさせると
いうことはない。
【0017】以上、この発明の実施形態、実施例を図面
により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限
られるがものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範
囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の構成に
よれば、ペルチェ冷却器30を補助冷却器として設け、
制御を行っているので、冷却能力が不足することもな
く、正常な作動が可能であるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態の配置構成を示す。
【図2】 本実施形態の制御ブロック図を示す。
【図3】 従来装置の配置構成を示す。
【図4】 従来装置の冷房回路を示す。
【符号の説明】
12 ラジエータ 13 オイルクーラ 14 コンデンサ 16 ブロア 18 エバポレータ 20 ヒータコア 23 コンプレッサ 25 エキスパンションバルブ 30 ペルチェ冷却器 31 通過空気温度センサ 32 冷媒温度センサ 33 電流制御回路 35 コントローラ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エアコン装置の通風路に吸熱用エバポレ
    ータとペルチェ熱交換器を設け、エアコン装置の冷媒温
    度を検出する冷媒温度センサと通風空気温度を検出する
    空気温度センサを設け、該両センサの出力を各々コント
    ローラの入力側に接続し、該コントローラの出力側を該
    ペルチェ熱交換器の入力側に接続し、該コントローラは
    前記冷媒温度と前記通風空気温度に基づいて該エバポレ
    ータの吸熱能力を判断し、吸熱能力が不足の場合は前記
    ペルチェ熱交換器へ電流を供給することにより前記エバ
    ポレータの冷却能力を補助するように制御したことを特
    徴とする建設機械のエアコン装置。
JP10247914A 1998-09-02 1998-09-02 建設機械のエアコン装置 Pending JP2000073406A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008019589A (ja) * 2006-07-12 2008-01-31 Takeuchi Seisakusho:Kk 作業用車両
JP2012211432A (ja) * 2011-03-30 2012-11-01 Sumitomo Heavy Ind Ltd 作業機械

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