JP2002516206A - モジュール式低圧送出車両空調システム - Google Patents

モジュール式低圧送出車両空調システム

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Abstract

(57)【要約】 モジュール式空調システムは、自己内蔵型冷却パワーセルと、冷却パワーセルから離れて設置される熱交換器と、冷却パワーセルを熱交換器に動作可能な状態で接続する低圧冷媒伝達回路とを備える。冷却パワーセルは、高圧密閉冷却回路を形成するよう連続的に接続されるコンプレッサ、コンデンサ、膨張装置、および蒸発器を備える。電動または油圧モータ、または従来のベルト等の駆動機構は、コンプレッサに接続される。低圧冷媒伝達回路は、コンデンサと熱的にインターフェース接続して、熱を高圧密閉冷却回路から除去する。代替として、この回路は、蒸発器と熱的にインターフェース接続して、熱を低圧冷媒から除去する。この熱交換器は、長距離輸送またはオフロード用車両のキャビン内に搭載するのに適している。好ましくは、第２の低圧冷媒伝達回路と第２の熱交換器とが含まれる。この第２の回路は、コンデンサと熱的にインターフェース接続して、熱を冷却回路から除去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】
本発明は車両空調システムに関し、より詳細には、空調空気のダッシュボード
内送出を利用する長距離輸送またはオフロード用車両の空調システムに関する。
【０００２】
【発明の背景】
セミトラクタートレーラおよび建設車両等の長距離輸送またはオフロード用車
両は、我々の輸送および建設の経済上のニーズを満たすためにますます利用され
ている。これらニーズの増加により、結果として、これら多くの車両が週に７日
、少なくとも１日に１８から２０時間、２人の乗務員または複数シフトで稼動さ
れるところまでその利用を増加させる。この利用の増加は、単に車両に関する説
明（statement）だけではなく、これらの車両が、少なくとも一人の運転者と、
多くの場合、車両を運転する職務を共有する２人の個人から構成される運転チー
ムによって運転されるので、人的要素（human factor）も含むことになる。これ
らの車両は、非常に広範囲に運転されるので、運転者および同乗者（passenger
）の快適さの向上は、車両運転席（vehicle cab）内部の環境温度および物理的
スペースの両方の見地から重要である。暖かい天候での環境的な快適さに対する
ニーズは、長距離輸送またはオフロード用車両空調システムの使用により満たさ
れるが、一方物理的配置は、同乗者の占有（occupation）に対処して車両運転席
内部の利用可能な空間を最大にするようダッシュサイズ（dash size）の削減を
含む新しい人間工学に基づく内部設計（interior designs）により調和が取られ
ている(accomodated)。
【０００３】 典型的な長距離輸送またはオフロード用車両の空調システムは、コンプレッサ
形式のものである。これらの空調システムは、コンプレッサを利用し、それは、
エンジンに接続されるベルトにより駆動されて、高圧下で冷媒蒸気を圧縮し、次
いでコンデンサを通して循環させて、圧縮高圧蒸気から熱を除去し、それを液体
状態に変化させる。液体冷媒は次いで、幾分冷媒の圧力を低減させる膨張弁を通
過する。この低圧冷媒は次いで、蒸気状態への冷媒の復帰を許す蒸発器を通過し
、それにより、ダッシュボード内ファン（indash fan）によって横断して吹き込
まれる空気から熱を除去する。
【０００４】 近年の長距離輸送用またはオフロード用車両では、コンプレッサおよびコンデ
ンサを含む冷却システムの主要コンポーネントは、ダッシュボード空気吹出口の
裏に普通設置されて、上記のようにキャビン空気の冷却を提供する蒸発器から、
そして、エンジンコンパートメントの前面に車両ラジエータとともに典型的に搭
載されるコンデンサから、離れて設置される。典型的なコンプレッサ車両空調シ
ステムは、閉ループシステムであるので、循環する高圧冷媒は、エンジンコンパ
ートメント内部に離れて設置されたコンポーネントから、車両運転席に設置され
た蒸発器へ、そして、高価な高圧冷却ホースを介して前方エンジンコンパートメ
ントの、ラジエータに設置されたコンデンサへ流されなければならない。典型的
な装置は、長距離輸送またはオフロード用車両のエンジンコンパートメント内に
コンプレッサとコンデンサを含み、複数の高圧冷却ラインを利用して、これらの
コンポーネントを、防火壁を介して、ダッシュ裏の運転席内に蒸発器の位置まで
、そして、エンジンコンパートメントのラジエータ領域まで接続する。これら高
圧冷却ラインのそれぞれは、空調システムにおける高圧冷媒の送出（delivery）
と復帰（return）のために各接続での高圧継手(couplings)を必要とする。
【０００５】 上記の説明と、そして同様に車両の空調システムについての個人の経験との両
方から冷静に推測できるように、長距離輸送またはオフロード用車両空調システ
ムに対するこの典型的な設置配列（installation arrangement）では、高圧冷媒
洩れの傾向が顕著である。これらの洩れは様々な位置で生じるが、高圧冷媒を、
コンデンサから、運転席内部のダッシュの下側へ、そして蒸発器の位置へ引き回
す（route）高圧ホースの様々な継手において、最も頻繁である。洩れに対する
別の頻繁な領域は、コンプレッサからコンデンサを設置するラジエータ領域へ高
圧冷媒を引き回す高圧ホースの様々な継手において生じる。これらの洩れは、空
調システム効率の低減、新しい冷媒によるシステムの高価な再充填、さらに冷媒
の流出による環境への障害（hazard）を結果としてもたらす。流出した冷媒が持
つ地球上の環境への影響に対する意識の高まりにより、冷却冷媒の不注意な放出
に関する政府規制が強化されるとともに、これらの問題を克服することが重要視
されるようになった。
【０００６】 空調システム内部の洩れの問題に加えて、この種のシステムの使用すると、高
価な高圧冷却ラインを、エンジンコンパートメント内部、およびエンジンコンパ
ートメントと運転席内部との間で利用することを必要とする。加えて、高価な高
圧継手をまた、高圧冷却ラインの欠陥のある接続により引き起こされる、洩れと
空調システムの突発故障の可能性とを低減させることを試みるために利用しなけ
ればならない。また、冷却システムは、車両組立が製造組立施設内部で行われる
まで密閉されていないので、この種のシステムを使用すると更に、冷却システム
の初期浄化および充填が車両自体の組立工場内部で行われることを必要とし、組
立メーカーに負担をかける。上記のように、冷媒の使用は厳しく規制されたプロ
セスであるため、製造組立者が冷却システムを充填する必要性が、車両製造に関
連するコストを大きく増加させる。
【０００７】 上記問題の多くを克服する試みに際し、長距離輸送またはオフロード用車両空
調システムのいくつかのメーカーは、コンプレッサとコンデンサだけでなく、蒸
発器も互いに近接して含ませ、それによって冷媒洩れの可能性のある原因（sour
ces）を減らす内蔵型（self-contained）システムを設計してきた。しかし、こ
のようなシステムは、大きい専用区画のスペースを、長距離輸送またはオフロー
ド用車両の運転席の内部にある、または運転席と非常に近接する冷却システム用
として確保することを必要とする。そのようなシステムのひとつは、１９９３年
６月２９日にデリース（Derees）他に付与された米国特許第５，２２２，３７２
号、モジュール式車両空調／ヒーターアセンブリに示されている。この特許は、
モジュール式空調アセンブリを、ハウジングエンクロージャ内に収容されるもの
として説明し、このハウジングエンクロージャは、車両の内部ボディパネルによ
って形成される凹部内で、車両によって担持され、この内部ボディパネルは、車
両のダッシュボードの下で、エンジンコンパートメントを乗務員室から切り離し
ている。しかし、このようなシステムは、大きなダッシュボードを有する乗用車
には適しているかもしれないが、このようなシステムは長距離輸送またはオフロ
ード用車両では、このような大きなユニットを取り付けるための充分なスペース
がダッシュ下にないので、現在は適していない。
【０００８】 空調システムの主要コンポーネントと蒸発器との間の距離を縮小しようとした
他のシステムでは、１９８０年８月１９日にアームブラスタ（Armbruster）に付
与された米国特許第４，２１７，７６４号、屋根搭載式自動車両空調装置に説明
されるような、屋根搭載式設計が行われた。しかし、これらの屋根搭載式システ
ムは典型的には、非常に大きく、低温空気吹出口を収容するよう車両の屋根に切
り込まれる穴を必要とする。これらのシステムが車両の屋根に搭載される際、そ
れらは、車両上での空気抵抗量を著しく増大する。この抵抗を低減させる努力で
は、システムのコストも増大させるカウリング（cowling）が多くの場合含まれ
る。加えて、車両の屋根から下に突出する空気吹出口は、内部同乗者が占有する
スペースを低減させることとともに、頭部損傷の可能性を増大し、運転席の人間
工学的な設計に著しく影響を与える。加えて、長距離輸送またはオフロード用車
両の運転者および乗員の頭部の真上にある冷却システムを動作させることから生
じるであろう増大した振動および騒音は更に、この種のシステムの望ましさを低
減させる。
【０００９】
【発明の要約】
したがって、本発明の目的は、当該技術に存在する多くのこれらの、および他
の問題を克服することにある。より詳細には、本発明の目的は、信頼性を増大さ
せ、環境に対する影響を低減させた長距離輸送またはオフロード用車両空調シス
テムを提供することにある。本発明の更なる目的は、製造組立工場における空調
システムの排気および充填の必要性を排除する長距離輸送またはオフロード用車
両空調システムを提供することにある。更に、本発明の目的は、運転席空気との
ダッシュボード内熱交換を利用する一方で、運転席コンパートメントへ／から通
る高圧冷却ラインおよび高圧継手の必要性を排除する長距離輸送またはオフロー
ド用車両空調システムを提供することにある。本発明の更なる目的は、主要冷却
回路の遠隔位置を可能にする、設計上モジュール式の長距離輸送またはオフロー
ド用車両空調システムを提供することにある。本発明の更なる目的は、主要空調
回路の位置を、エンジンコンパートメントの外で、他のより都合のいい位置とす
ることを可能にする長距離輸送またはオフロード用車両空調システムを提供する
ことにある。
【００１０】 これらおよび他の本発明の目的を鑑みて、本発明の特長は、キャビン空気のた
めのダッシュボード内熱交換器から離れて設置される自己内蔵型冷却システムを
利用する空調システムを提供することにある。本発明の更なる特長は、空調シス
テムの離れて設置された自己内蔵型部分が、その間に永久接続を有するクローズ
ドシステム内にすべての高圧システムコンポーネントを含むことである。本発明
の更なる特長は、長距離輸送またはオフロード用車両のキャビン内部に設置され
るダッシュボード内熱交換器が、キャビン空気の冷却に利用される低圧冷媒回路
を含むことである。本発明の更なる特長は、低圧冷媒回路が、高圧の、離れて設
置された冷媒システムと、熱交換器を介してインターフェース接続することであ
る。更に、本発明の特長は、空調システムも、低圧冷媒回路を利用して、高圧の
、離れて設置された自己内蔵型モジュール式回路内の圧縮冷媒から熱を除去する
ことである。
【００１１】 上記を鑑みて、エンジンコンパートメント内に設置されるエンジンと、乗員キ
ャビンとを有し、乗員キャビンが、エアフロー吹出口を含むダッシュボードと、
中に含まれる吹出口ファンとを有する長距離輸送またはオフロード用車両のため
の空調システムの実施の形態では、本発明のシステムは、冷却パワーセルと、乗
員キャビンのダッシュボード内に搭載するのに適している第１の熱交換器と、第
１の熱交換器を冷却パワーセルに動作可能な状態で接続する第１の低圧冷媒伝達
回路とを備えている。
【００１２】 このシステムでは、冷却パワーセルは、高圧コンデンサベース(high pressure
condenser-based）冷却回路を備えている。この回路は、コンプレッサ、コンデ
ンサ、膨張装置および蒸発器を有している。また、低圧冷媒伝達回路に低圧冷媒
を供給する循環回路が含まれる。蒸発器および循環回路は、熱伝達状態にあり、
それによって、熱が低圧冷媒から除去される。好ましくは、循環回路は、低圧冷
媒ポンプと入出力低圧冷媒継手とを備える。このポンプは、この熱交換器を通し
て低圧冷媒を循環させ、この熱交換器を横切って吹出口ファンが、冷却される空
気を送る。これは、吹出口を通り乗員キャビンに流入して、同様に冷却する冷却
空気を生成する。
【００１３】 好ましくは、本発明のシステムは更に、エンジンコンパートメントに搭載する
のに適している第２の熱交換器と、この第２の熱交換器を冷却パワーセルに動作
可能な状態で接続する第２の低圧冷媒伝達回路とを備える。加えて、冷却パワー
セルは更に、第２の低圧冷媒をこの第２の低圧冷媒伝達回路に供給する第２の循
環回路を備える。コンデンサとこの第２の循環手段は、好ましくは熱伝達状態に
あり、それによって、熱が冷却パワーセルから第２の低圧冷媒によって除去され
る。エンジンが、エンジンコンパートメント内部にラジエータとエンジンファン
とを含むシステムでは、この第２の低圧冷媒は、エンジンファンが横断して空気
を引き込む第２の熱交換器を介して循環して、熱をこの第２の熱交換器から除去
し、それによって第２の低圧冷媒を冷却する。
【００１４】 本発明の実施の形態では、冷却パワーセルは更に、コンプレッサの低温入力を
コンプレッサの高温出力に熱的に接続するサブクーラを備える。この熱交換は、
コンプレッサの効率を増大する。加えて、冷却パワーセルは更に、コンデンサと
膨張装置との間に挿入されるドライヤーを備える。このドライヤーは、冷却回路
から水を除去する。
【００１５】 本発明の代替の実施の形態では、モジュール式空調システムは、自己内蔵型冷
却パワーセルと、冷却パワーセルから離れて設置される熱交換器と、低圧冷媒伝
達回路とを備える。この低圧冷媒伝達回路は、冷却パワーセルを熱交換器に動作
可能な状態で接続して、その間で低圧冷媒を運搬する。冷却パワーセルは、コン
プレッサ、コンデンサ、膨張装置、および蒸発器を備える。コンプレッサ、コン
デンサ、膨張装置、および蒸発器は、高圧密閉冷却回路を形成するよう連続的（
serially）に接続される。
【００１６】 冷却パワーセルは更に、コンプレッサに接続される駆動機構を備える。この駆
動機構は、油圧モータ、電動モータ、または他の適切な装置としてもよく、これ
によってエンジンコンパートメントから遠隔操作を可能としてもよい。代替とし
て、コンプレッサは、従来の方法におけるベルト駆動であってもよい。 本発明の実施の形態では、低圧冷媒伝達回路は、コンデンサと熱的にインター
フェース接続して、熱を高圧密閉冷却回路から除去する。本実施の形態では、こ
の熱交換器は、長距離輸送またはオフロード用車両のエンジンコンパートメント
内でラジエータに近接して搭載するのに適している。
【００１７】 代替として、低圧冷媒伝達回路は、蒸発器と熱的にインターフェース接続して
、熱を低圧冷媒から除去する。この代替実施の形態では、熱交換器は、長距離輸
送またはオフロード用車両のダッシュボードの下に搭載するのに適している。好
ましくは、本発明のこの実施の形態は更に、冷却パワーセルから離れて設置され
る第２の熱交換器を備え、さらに第２の低圧冷媒をその間で運搬するため、動作
可能な状態で冷却パワーセルに接続され、そして、第２の熱交換器に接続される
第２の低圧冷媒伝達回路を備える。本実施の形態では、第２の低圧冷媒伝達回路
は、コンデンサと熱的にインターフェース接続して、熱を高圧密閉冷却回路から
除去する。理想的には、この第２の熱交換器は、長距離輸送またはオフロード用
車両のエンジンコンパートメント内でラジエータに近接して搭載するのに適して
いる。
【００１８】 本発明のこれらと他の目的と利点は、添付の図面を参照しながら、次の詳細な
説明からより明白になるであろう。
【００１９】 本発明が、様々な変更および代替構成の余地がある一方で、それらの特定の例
示された実施の形態は、図に示されており、以下で詳細に説明する。しかし、本
発明を、開示する特定の形態に制限することは意図しないが、これに対して、添
付の請求項によって定義されるような本発明の精神と適用範囲に係るすべての変
更、代替構成および同等をカバーする意図であることは、理解されたい。
【００２０】
【好ましい実施例の詳細な説明】
図１に示すような本発明の好ましい実施の形態では、モジュール式低圧送出車
両空調システムは、長距離輸送またはオフロード用車両内外で可能な何れの場所
へも設置することのできる冷却パワーセル１０を備える。この冷却パワーセル１
０は、モジュール式自己内蔵型ユニットであり、以下で完全に説明されるように
、コンポーネント間の永久接続を有する高圧冷却回路を備えている。本発明の好
ましい実施の形態では、システムのモジュール化レベルは、全体的なものであり
、ダッシュボード内熱交換ユニット１２とラジエータ搭載式熱交換器１４とを含
んでいる。これらの各熱交換器１２、１４は、低圧冷媒伝達手段１６、１８によ
って、冷却パワーセルと熱伝達を行う。
【００２１】 上記のように、長距離輸送またはオフロード用車両は、運転者および同乗者が
座るための乗員キャビンと、車両を運転していない間、おそらく運転者または同
乗者が眠るための寝台領域を備える乗員寝台キャビンとを含んでいる。従来のよ
うに、乗員キャビンは、内部に設置される空気吹出口を特に有するダッシュボー
ドを含んでいる。典型的には、吹出口ファンは、ダッシュボードの裏に含まれて
、ダッシュ搭載式吹出口を介して空気を強制的に乗員キャビンに入れる。本発明
の好ましい実施の形態では、ダッシュボード内熱交換器１２は、乗員キャビン内
部のダッシュボードの裏に搭載するよう構成または適合されている。図２を参照
して、このダッシュボード内搭載式熱交換器の動作について、より完全に以下に
説明する。
【００２２】 また、上で簡単に説明されたように、長距離輸送またはオフロード用車両は、
典型的には他の付属コンポーネントと同様に車両の主動エンジンを収容するエン
ジンコンパートメントを含む。そのような付属コンポーネントのひとつは、エン
ジン冷媒が典型的には、車両のエンジンから熱を除去するよう循環する車両のラ
ジエータである。典型的には、エンジンファンも、ラジエータの裏に含まれて、
特に車両が動かないとき、それを横断する空気を引き込んで、除熱プロセスにお
いて補助する。本発明の好ましい実施の形態では、ラジエータ搭載式熱交換器１
４は、ラジエータ上またはそれに近接して搭載できるよう構成または適合されて
おり、それによってエンジンコンパートメントに進入するか、またはエンジンフ
ァンによってその中に引き込まれる空気が、この熱交換器１４を横断して流れて
、そこから熱を除去する。この熱交換器の動作の更なる説明を、図２を参照して
行う。
【００２３】 発明の背景に関して上で述べたように、当該技術において既存の問題のひとつ
は、長距離輸送またはオフロード用車両のエンジンコンパートメント内部に配置
された場合の空調システムの物理的なスペース要件に関係する。これらのエンジ
ンコンパートメントは典型的には、この同じ領域に設置されることを必要とする
エンジンと付属コンポーネントとによって極めて混雑している。しかし、本発明
の実施の形態では、図１に示すように、冷却パワーセル１０は、車両内部または
それらの外部に搭載される、エンジンコンパートメントから離れて設置されるで
あろう自己内蔵型の、閉じた、モジュール式ユニットである。
【００２４】 しかし、上で述べたように、冷却空気のダッシュボード内送出からの空調シス
テムのコンポーネントの分散（distributing）に関する問題のひとつは、高圧冷
媒が普通、システムから、車両内部の種々の必要領域へのこの高圧冷媒の引き回
し（route）に必要な種々の高圧継手において洩れることにある。本発明は、そ
れぞれ低圧冷媒伝達回路１６、１８によって熱交換器１２、１４に循環する低圧
冷媒を利用することによってこの問題を取り除く。これらの低圧冷媒伝達回路１
６、１８は、高圧冷却パワーセル１０と熱伝達を行うが、典型的なシステムと同
じ高圧冷媒洩れの問題を欠点として持たない。この方法では、冷却パワーセル１
０は、好ましい位置に熱交換器１２、１４を配置することを必要とする継手の数
に関して心配することなく、車両上または車両内の何れの都合のいい遠隔位置に
設置することが可能である。
【００２５】 図２は、簡略化したブロック図の形式で図１に示す本発明の実施例をより詳細
に示す。図２からわかるように、冷却パワーセル１０は、コンプレッサ２０、コ
ンデンサ２２、膨張装置２４および蒸発器２６を有する高圧コンデンサベースの
冷却回路を備える。これらのコンポーネントは、高圧密閉式冷却回路を形成する
よう動作し、その特有の動作は、当該技術においてよく知られている。
【００２６】 しかし、従来の高圧冷却システムとは異なり、冷却パワーセル１０のコンポー
ネントは、従来のシステムにおいて典型的な取り外し可能なコネクタとは対照的
に、はんだ付け、ろう付け等の接続である永久接続を有する固定チューブ（fixe
d tubing）によって接続される。この固定チューブおよび永久接続が、冷却パワ
ーセル１０を、コンポーネント間の種々の着脱可能な接続を介する高圧冷媒の洩
れを許容する従来の車両空調システムの問題を欠点として持たない、信頼性の高
い本質的な洩れ防止式システムとすることができる。好ましくは、この冷却パワ
ーセルは、従来のシステムと共通であるような車両の製造組立施設において、空
調システムの排出および充填について心配することなく車両内に設置することの
できる予めパッケージおよびチャージされたユニットとする。
【００２７】 冷却パワーセル１０はまた、高圧冷却回路内に、気化冷媒を含むコンプレッサ
への低温入力を、高温の圧縮冷媒を含む高温コンプレッサ出力と熱的に関連させ
るサブクーラ２８を含んでいてもよい。この方法では、コンプレッサの効率は、
コンプレッサ出力における高温液体冷媒が、コンプレッサに流入する冷媒蒸気の
加熱に使用される一方で、同時に、コンプレッサ入力における低温蒸気が、コン
デンサに流入する圧縮冷媒の冷却に使用される際に、非常に増加する。加えて、
従来のドライヤー３０が、回路から水を除去するよう冷却パワーセル１０の高圧
冷却回路に含まれていてもよい。このようなドライヤー３０の使用は典型的には
、完全密閉式の高圧冷却回路内では必要がないが、回路内で利用されているコン
プレッサ２０がシールを含む場合は、ドライヤー３０を使用することが好ましい
。
【００２８】 コンデンサ２２を車両のラジエータに近接して配置し、高圧冷却回路から熱を
除去する従来の高圧冷却回路とは異なり、本発明のコンデンサ２２は、冷却パワ
ーセル１０の他のコンポーネントから離れて位置決めされることはない。その代
わりに、本発明の実施の形態のコンデンサ２２は、高圧冷却回路３２と、低圧冷
媒をラジエータ搭載式熱交換器１４に循環させる低圧冷媒回路１８と間の熱交換
器としての機能を果たす。この方法では、高圧冷却回路３２によって生成される
熱は、低圧冷媒回路１８へ除去され、ラジエータ搭載式熱交換器１４に循環され
る。エンジンファン３４が動作する際に、空気は熱交換器１４を横断して引き込
まれ、それによって、それを通じて循環する低圧冷媒から熱を除去する。従来の
ように、エンジンコンパートメントを通過する通常のエアフローが、熱交換器１
４から十分な熱を除去するのに役立って、エンジンファン３４を動作させる必要
性を取り除くことができるので、車両が走行している間、ファンを動作させる必
要がない。
【００２９】 この低圧冷媒伝達のための手段１８は、低圧暖房システムに利用されるもの等
の簡単で安価な絶縁チューブを利用してもよい。低圧冷媒伝達手段１８と整合す
るため、冷却パワーセル１０は、低圧冷媒ポンプ３６と同様に低圧チューブとも
インターフェース接続する低圧継手を含む低圧冷媒循環手段を含む。このポンプ
３６は、熱交換器１４とコンデンサ熱交換器２２とを含む低圧回路を介する低圧
冷媒の循環に利用される。当該技術に精通する者によって認められることである
けれども、熱交換器１４はラジエータ搭載構成であるとして説明されてきたがそ
の一方、熱交換器１４は、実際には十分なエアフローを有していて、熱交換器１
４から熱を除去する何れの都合のいい位置に搭載されてもよい。
【００３０】 冷却パワーセル１０の高圧冷却冷媒回路３２はまた、キャビン内の空気を直接
冷却することと対照的に、その蒸発器２６を利用して、低圧冷媒回路１６を冷却
するので、典型的な高圧冷却回路から逸脱（deviate）している。その代わりに
、本発明の高圧冷却回路３２は、回路１６内を循環する低圧冷媒から熱を抽出す
る熱交換器として利用される。上記の構成と同様に、冷却パワーセル１０は、低
圧取付け部品（low pressure fitting）を含む低圧冷媒循環手段と、低圧冷媒を
低圧伝達回路１６、熱交換器１２および蒸発熱交換器２６を介して循環させる低
圧冷媒ポンプ３６とを含む。
【００３１】 ダッシュボード搭載式蒸発器を利用する従来のシステムとは異なり、本発明に
記載のシステムは、蒸発器２６を利用して、それを通じて循環する低圧冷媒を冷
却する熱交換器としての機能を果たす。この低圧冷媒が、低圧チューブを介して
ダッシュボード内搭載式熱交換器１２に循環させられる際に、吹出口ファン４０
は、それを横断する空気を、ダッシュボード内に設置される空気吹出口を介して
、乗員キャビンに吹きつけて、その内部の空気を冷却する。このシステムは、低
圧冷媒を循環させるので、冷却パワーセル１０から車両のダッシュボードまでの
距離および継手の数は、典型的である高圧冷媒を循環させようと試みるシステム
とは異なり、重要ではない。
【００３２】 冷却パワーセル１０内のコンプレッサ２０の動作は、冷却パワーセル１０の一
部として含まれる適切な駆動手段４２によって、駆動されてもよい。この方法で
は、冷却パワーセル１０は、車両内外の何れにも設置することが可能な、完全な
自己内蔵型モジュール式ユニットであってもよい。コンプレッサ２０の駆動に利
用されてもよい装置は、電動または油圧モータ、または他の適切な駆動機構を含
む。冷却パワーセルが、エンジンコンパートメント内部または他の回転エレメン
トに近接して設置され得る場合、軸またはベルト駆動が、適切および所望のもの
として利用されてもよい。
【００３３】 当該技術に精通する者によって認められるように、自己内蔵型冷却パワーセル
１０の使用は、冷却ホースまたはチューブを別々にするニーズを排除し、それに
よってこのシステムの製造費用を低減させる。ホースおよびそれらに必要な接続
の欠如はまた、高圧冷却回路３２内の冷却洩れの可能性を大いに低減させ、それ
によって所有コストを低減させ、環境に対する拡大された利点を備える。コンポ
ーネントが、冷却パワーセル１０内部で互いに極めて近接して設置されるので、
システムは、本質的により効果的であり、低減された体積の冷媒を利用し、更に
システムの費用を低減させる。このユニットがモジュール式であるので、車両の
内部に取り付け、車両の製造コストを低減させるのは簡単である。加えて、冷却
パワーセル１０が自己内蔵型ユニットであるので、冷媒を完全に充填した状態で
車両組立工場に配送されてもよく、それによって、車両内部へのユニット取り付
けの間の排出または充填に対するニーズを取り除く。これは、車両の製造コスト
を大いに低減させるだけでなく、組立工場を、冷媒の取り扱いおよび取り付けを
管理する種々の政府規制からも解放する。
【００３４】 本発明の代替の実施の形態を、図３に示す。この図３を参照してわかることで
あるが、冷却パワーセル１０は、低圧冷媒伝達回路１６を介して単にダッシュボ
ード内熱交換器１２とインターフェース接続している。本発明のこの実施の形態
では、別々の低圧回路と熱交換器１４（図１参照）に対するニーズは、車両内部
の冷却パワーセル１０の設置によって取り除かれる。特に、冷却パワーセルが、
十分なエアフローを受けて、高圧冷却回路３２を冷却する領域（図４参照）に設
置されると、この機能を実行する別の低圧冷媒回路は必要ない。
【００３５】 特に図４を参照すると、本発明の実施の形態は、高圧冷却回路３２用の直接熱
交換エレメントとして、より従来の形態に近いコンデンサ２２を利用する。この
構成は、例えば、冷却パワーセル１０が、エンジンコンパートメント内部に設置
され、車両および／またはエンジンファン３４の動きによって生成されるエアフ
ローを利用することができる箇所で、適切であろう。代替として、この構成は、
冷却パワーセル１０が、車両外部で、コンデンサ２２を横断する十分なエアフロ
ーを受けて、適切な除熱を高圧冷却回路３２から提供する位置に設置される場合
、適切であろう。エアフローを補助するファンを含むことは、性能を高めるため
に適切であろう。
【００３６】 代替として、図５に示すように、冷却パワーセル１０の位置および構成は、別
のダッシュボード内熱交換器１２（図１および図３参照）に対するニーズを取り
除くことができ、別の離れて設置される熱交換器１４を利用して、高圧冷却回路
３２を冷却する（図６参照）ことだけを必要とするであろう。この特定の構成は
、図６でより詳細に示すように、吹出口ファン４０によって送られるようなキャ
ビンの空気に対し、直接的な熱交換を提供することによって、より従来的な方法
により高圧冷却回路３２の蒸発器２６を利用する。このような構成は、冷却パワ
ーセルが車両乗員キャビン内部に搭載されるよう構成され、その結果、キャビン
空気に対する直接的な蒸発器２６を横断する熱交換が適切である場合に、適切で
ある。このような構成では、高圧冷却回路によって生成された熱はその後も、上
記の離れて設置された熱交換器１４へ、低圧冷媒回路１８によってコンデンサを
介して除去されなければならない。当該技術に精通する者によって認められるよ
うに、熱交換器１４がエンジンラジエータとの近接搭載の見地から説明されてき
た一方で、当該技術に精通する者は、システムからの必要な除熱を達成するのに
十分なエアフローを有する領域における、この熱交換器１４の何れの遠隔位置も
適切であることを認めるであろう。同様に、当該技術に精通する者はまた、ダッ
シュボード内搭載式熱交換器に対する参照（reference）は、長距離輸送または
オフロード用車両内部の空調システムのための従来の構成であるが、床または天
井搭載式吹出口等の代替構成も適切であり、本発明の適用範囲に含まれるので、
制限されない（not limiting）ことを認めるであろう。
【００３７】 本発明に対する非常に多くの変更および代替の実施の形態は、以上の記述から
当該技術に精通する者にとって明白である。したがって、この記述は、ただ例示
説明として解釈すべきであり、当該技術に精通する者に本発明を実施する最良の
形態を教示することを目的としている。構造および構成の詳細は、本発明の精神
から逸脱することなく、実質的に変更されてもよく、添付請求項の適用範囲に従
属するすべての変更の独占使用は、留保されている（reserved）。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態を図示すシステムブロック線図である。
【図２】 図１に示す本発明の実施の形態の拡大システムブロック図である。
【図３】 本発明の代替実施の形態を示すシステムブロック線図であり；
【図４】 図３に示す本発明の代替実施の形態の拡大システムブロック図である。
【図５】 本発明の更なる代替実施の形態を示すシステムブロック線図である。
【図６】 図５に示す本発明の更なる代替実施の形態の拡大システムブロック図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウイリアム・グオ アメリカ合衆国 イリノイ州 61020 デ イビス ジャンクション ティンバーラン ド ドライブ15810

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】エンジンコンパートメント内に設置されるエンジンと、乗員キ
    ャビンとを有する長距離輸送またはオフロード用車両のための空調システムであ
    って、前記乗員キャビンは、エアフロー吹出口とその中に含まれる吹出口ファン
    とを含むダッシュボードを有し： 冷却パワーセルと； 前記乗員キャビンのダッシュボード内に搭載するのに適している第１の熱交換
    器と； そして、前記第１の熱交換器を前記冷却パワーセルに動作可能な状態で接続す
    るための第１の低圧冷媒伝達手段とを備える； 空調システム。
  2. 【請求項２】前記冷却パワーセルは： コンプレッサと、コンデンサと、膨張装置と、そして蒸発器とを有する高圧コ
    ンデンサベース冷却回路と； 第１の低圧冷媒を前記第１の低圧冷媒伝達手段に供給するための第１の循環手
    段とを備え； そして、前記蒸発器と前記第１の循環手段とが熱的伝達状態にあり、よって前
    記第１の低圧冷媒より熱が除去される； 請求項１のシステム。
  3. 【請求項３】前記第１の循環手段が、第１の低圧冷媒ポンプと、第１の入力
    低圧冷媒接続と、そして第１の出力低圧冷媒接続とを備える； 請求項２のシステム。
  4. 【請求項４】前記エンジンコンパートメント内に搭載するのに適している第
    ２の熱交換器と； そして、前記第２の熱交換器を前記冷却パワーセルに動作可能な状態で接続す
    る第２の低圧冷媒伝達手段とを更に備える； 請求項３のシステム。
  5. 【請求項５】前記冷却パワーセルは更に、 第２の低圧冷媒を前記第２の低圧冷媒伝達手段に供給するための第２の循環手
    段を備え； そして、前記コンデンサと前記第２の循環手段は熱的伝達状態にあり、よって
    前記冷却パワーセルから前記第２の低圧冷媒によって熱を除去する； 請求項４のシステム。
  6. 【請求項６】前記エンジンは、ラジエータとエンジンファンとを前記エンジ
    ンコンパートメント内に含み、第２の低圧冷媒が前記第２の熱交換器を通って循
    環し、前記エンジンファンが前記第２の熱交換器を横切って空気を引き込み、前
    記第２の熱交換器から熱を除去し、よって前記第２の低圧冷媒を冷却する； 請求項５のシステム。
  7. 【請求項７】前記第１の低圧冷媒は、前記第１の熱交換器を通って循環し、
    前記ベントファンが前記第１の熱交換器を横切って空気を送り前記空気が冷却さ
    れ、よって冷却空気を作りだし、前記冷却空気が前記ベントを通って乗員キャビ
    ンに流れ込み、同様に冷却する； 請求項２のシステム。
  8. 【請求項８】前記第１の低圧冷媒伝達手段が断熱された低圧チューブを備え
    る； 請求項１のシステム。
  9. 【請求項９】前記冷却パワーセルは更に、前記コンプレサの低温入力を前記
    コンプレサの高温出力に熱的に接続し、よって前記コンプレサの効率を増加させ
    るサブクーラを備える； 請求項２のシステム。
  10. 【請求項１０】 前記冷却パワーセルは更に、前記コンデンサと前記膨張装
    置との間に挿入されたドライヤを備え、前記ドライヤが前記冷却回路から水を除
    去する； 請求項２のシステム。
  11. 【請求項１１】内蔵型の冷却パワーセルと； 前記冷却パワーセルから離れて設置された第１の熱交換器と； そして、第１の低圧冷媒を前記冷却パワーセルと前記第１の熱交換器との間で
    運搬するために、前記冷却パワーセルと前記第１の熱交換器とに動作可能な状態
    で接続された第１の低圧冷媒伝達手段とを備えた； モジュール式空調システム。
  12. 【請求項１２】前記冷却パワーセルは： コンプレッサと； コンデンサと； 膨張装置と； そして、蒸発器とを備え； そして、前記コンプレッサ、コンデンサ、膨張装置、および蒸発器は、連続的
    に接続されて、高圧密閉冷却回路を形成する、 請求項１１のシステム。
  13. 【請求項１３】前記冷却パワーセルは更に前記コンプレサを駆動するために
    前記コンプレッサに接続された駆動手段を備える； 請求項１２のシステム。
  14. 【請求項１４】前記駆動手段が、油圧モータを備える、 請求項１３のシステム。
  15. 【請求項１５】前記駆動手段が、電動モータを備える、 請求項１３のシステム。
  16. 【請求項１６】前記冷却パワーセルは更に、前記コンプレッサに対する入力
    を前記コンプレッサの出力に熱的に接続するサブクーラを備える、 請求項１２のシステム。
  17. 【請求項１７】前記第１の低圧冷媒伝達手段は、前記コンデンサと熱的にイ
    ンターフェイス接続し、熱を前記高圧密閉冷却回路から除去し、 そして、前記第１の熱交換器は、長距離輸送またはオフロード用車両のエンジ
    ンコンパートメント内のラジエータに近接して搭載するのに適している； 請求項１２の空調システム。
  18. 【請求項１８】前記第１の低圧冷媒伝達手段は、前記蒸発器と熱的にインタ
    ーフェース接続して、熱を前記第１の低圧冷媒から除去し、前記第１の熱交換器
    は、長距離輸送またはオフロード用車両のダッシュボードの下に搭載するのに適
    している； 請求項１２のシステム。
  19. 【請求項１９】前記冷却パワーセルから離れて設置された第２の熱交換器を
    更に備え； そして、第２の低圧冷媒伝達手段は、前記冷却パワーセルと前記第２の熱交換
    器との間を第２の低圧冷媒を運搬するために、前記冷却パワーセルと前記第２の
    熱交換器とに動作可能な状態で接続する； 請求項１８のシステム。
  20. 【請求項２０】前記第２の低圧冷媒伝達手段は、前記コンデンサと熱的にイ
    ンターフェイス接続し、熱を前記高圧密閉冷却回路から除去し、そして前記第２
    の熱交換器が、長距離輸送またはオフロード用車両のエンジンコンパートメント
    内のラジエータに近接して搭載するのに適している； 請求項１９のシステム。
  21. 【請求項２１】高圧冷却パワーセルと； 前記高圧冷却パワーセルと熱伝達を行う少なくともひとつの低圧冷却回路とを
    備え； 前記低圧冷却回路は、前記高圧冷却パワーセルから伝達される熱エネルギーを
    伝えるための熱交換器を含む； 長距離輸送またはオフロード用車両空調システム。
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