JP2006137393A - 蓄冷式冷房装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 構造が単純で使用に手間がかからない蓄冷式冷房装置を提供すること。
【解決手段】 自動車に既設のエアコンディショナー等の冷凍機とは独立したスターリング冷凍機６が発生させた冷熱を、熱交換器たる前記ヒートシンク５を介して断熱性を有する前記蓄冷槽３内に収容された蓄冷媒体Ｆに移動させ、この蓄冷媒体Ｆを冷却して蓄冷した後、吸気口10から吸入され通風路４を経て排気口11から排出される気流をファン９によって形成すると共に、前記蓄冷媒体Ｆに蓄積された冷熱を、前記ヒートシンク５を介して前記気流に伝えることで、この気流を冷却して冷房に用いるものであり、蓄冷の適時に前記スターリング冷凍機６で前記蓄冷媒体Ｆに蓄冷し、自動車のエンジンを停止させた状態で前記蓄冷媒体Ｆに蓄積された冷熱を用いて冷房することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、蓄冷式の冷房装置に関するものであり、特に、自動車の室内で使用する冷房装置に関するものである。

従来、この種の蓄冷式冷房装置としては、例えば、上部室と下部室に区画された筐体の両室間にヒートパイプ式熱交換器を配し、上部室に蓄冷材を収容し、下部室に送風用ファンを設け、前記蓄冷材の冷熱を前記ヒートパイプ式熱交換器を用いて下部室に送り、この下部室に移動した冷熱によって前記送風用ファンによる風を冷却し、この冷却された風によって冷房するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、この特許文献１の従来例においては、自動車に既設のエアコンシステムの配管を分岐させ、一方の配管を流通する冷媒によって蓄冷材を凍結させ、自動車のエンジン停止時に、凍結した前記蓄冷材の潜熱等によって冷房するものが記載されている。そして、このような蓄冷式冷房装置を用いることによって、駐停車中に車内で休息する場合、自動車のエンジンを停止しても冷房が可能になるので、自動車のエアコンディショナーを作動させるためだけにエンジンを作動させておく必要がなくなり、これによって、ガソリン等の燃料が無駄に消費されることがなくなり、大気汚染や地球温暖化に繋がる排出ガスを削減できるばかりでなく、自動車のエンジンからの振動や騒音が、車内や周囲の人へ害を及ぼすことも防止される。
実用新案登録第３０７０１３３号公報

しかしながら、特許文献１のような蓄冷式冷房装置においては、この冷房装置を用いるために、予め冷凍庫等で冷凍させた蓄冷材を、使用する度に冷凍庫等から取り出して上部室に収容する必要があり、手間がかかってしまうという問題があった。このため、蓄冷式冷房装置の運転と停止を繰り返した場合、前記上部室内の蓄冷材の内容物が完全に融解してしまい、冷房ができなくなってしまう虞があった。また、前記蓄冷材自体が液体を容器にパックしたものであるため、前記蓄冷材の内容物からヒートパイプ式熱交換器への冷熱の移動が良好に行われないという問題があった。また、特許文献１の従来例においても、既設のカークーラーにベッドルームクーラーを接続するために、冷媒の配管や電磁弁、定圧膨張弁等を取り付ける必要があり、構造が複雑になるという問題があった。

本発明は以上の問題点を解決し、構造が単純で使用に手間がかからない蓄冷式冷房装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載の蓄冷式冷房装置は、断熱性を有する蓄冷槽と、吸気口及び排気口が形成された通風路と、冷凍機と、前記蓄冷槽内に収容された蓄冷媒体と、前記冷凍機からの冷熱を前記蓄冷槽内の蓄冷媒体に伝えると共に、この蓄冷媒体からの冷熱を前記通風路に伝える熱交換器と、前記通風路の吸気口から吸入されて排気口から排出される気流を形成させるファンより構成されるものである。

また、本発明の請求項２に記載の蓄冷式冷房装置は、請求項１において、断熱性を有する前記通風路の吸気口と排気口に、断熱性を有する開閉可能な扉体をそれぞれ設けたものである。

また、本発明の請求項３に記載の蓄冷式冷房装置は、請求項１乃至２において、前記冷凍機がスターリング冷凍機であるものである。

また、本発明の請求項４に記載の蓄冷式冷房装置は、請求項１乃至３において、前記蓄冷槽、通風路及び前記冷凍機の収容室を一体的に設けたものである。

更に、本発明の請求項５に記載の蓄冷式冷房装置は、請求項１乃至３において、自動車のエンジンの作動時に前記蓄冷媒体を冷却して蓄冷し、自動車のエンジンの停止時に前記通風路に形成された気流を前記蓄冷媒体が有する冷熱で冷却するように、前記冷凍機及びファンを前記エンジンの作動・停止に連動させるために、自動車の電気系統と電気的に接続させた制御回路を設けたものである。

本発明の請求項１に記載の蓄冷式冷房装置は、以上のように構成することにより、断熱性を有する蓄冷槽に収容された蓄冷媒体を、熱交換器を介して冷凍機によって冷却することで蓄冷しておき、前記ファンによって形成された通風路の吸気口から吸入されて排気口から排出される気流が有する熱が前記熱交換器を介して前記蓄冷媒体に顕熱或いは潜熱として奪われることで、前記蓄冷媒体の有する冷熱のみを用いて冷房を行うことができる。そして、このように前記蓄冷槽内の蓄冷媒体を前記冷凍機によって冷却することで、前記蓄冷媒体による冷房を行わない期間に蓄冷しておくことができるので、前記蓄冷媒体を出し入れする必要がなく手間がかからないと共に、蓄冷式冷房装置の運転・停止を繰り返したとしても、前記蓄冷媒体の蓄冷状態を保つことができ、この蓄冷媒体による冷房が不可能になってしまうことを極力防止することができる。更に、前記熱交換器によって前記冷凍機から前記蓄冷槽内の蓄冷媒体に冷熱を移動させると共に、前記蓄冷槽内の蓄冷媒体から前記通風路を流れる気流に冷熱を移動させるので、蓄冷式冷房装置の構造を単純化することができる。

また、本発明の請求項２に記載の蓄冷式冷房装置は、以上のように構成することにより、前記蓄冷媒体の蓄冷期間中に、この蓄冷媒体の冷熱或いは前記冷凍機からの冷熱が前記通風路に移動したとしても、前記扉体によって前記吸気口と排気口を閉塞することで前記通風路外と通風路内が連通せず、従って、前記冷熱が、閉じられた前記通風路内の空気を冷却するに留まるので、前記蓄冷媒体の蓄冷期間中に前記通風路から前記熱交換器を介して前記蓄冷媒体及び冷凍機へ外部の熱が流入することが防止され、前記蓄冷媒体の蓄冷効率を高めることができる。また、外気が前記通風路に流入しないので、この通風路内の熱交換器に外気が触れず、従って、外気に含まれる水分が前記熱交換器で凝縮したり凍結したりすることを防止することができる。

また、本発明の請求項３に記載の蓄冷式冷房装置は、以上のように構成することにより、スターリング冷凍機自体が小型で極めて低温まで冷却できるものであるので、このスターリング冷凍機によって、少ない消費電力で効率よく低温まで前記蓄冷媒体を冷却することができるばかりでなく、前記蓄冷媒体の単位体積当たりの冷熱量が大きくなるので、前記蓄冷槽の内容積を小さくすることが可能となり、これによって蓄冷式冷房装置を小型に構成することができる。

また、本発明の請求項４に記載の蓄冷式冷房装置は、以上のように構成することにより、電源さえ確保できれば既存の自動車を改造することなく、任意の位置に設置して使用することができるばかりでなく、何台かの自動車で共用することもできる。また、予め自動車外で前記蓄冷媒体を冷却して蓄冷することもできる。更に、自動車以外の任意の場所で使用することも可能となる。

更に、本発明の請求項５に記載の蓄冷式冷房装置は、以上のように構成することにより、自動車のエンジンの作動時には、前記蓄冷媒体を冷却して蓄冷し、自動車のエンジンの停止時には、前記通風路に形成された気流を前記蓄冷媒体が有する冷熱で冷却するので、自動車に既設のエアコンディショナーと併用して使い勝手を向上させることができる。

以下、本発明の第一の実施形態について、図１乃至図５に基づいて説明する。なお、本例では、図１乃至図４の姿勢を基準として前後上下左右を規定する。また、以下の実施形態では、自動車用の蓄冷式冷房装置について説明するが、本発明は自動車用の蓄冷式冷房装置に限定されるものではなく、あらゆる場所で使用できる蓄冷式冷房装置全般に適用が可能である。１は蓄冷式冷房装置である。この蓄冷式冷房装置１は、筐体２に蓄冷槽３と通風路４を形成すると共に、前記筐体２内に、前記蓄冷槽３及び通風路４に対して熱的に露出する熱交換器としてのヒートシンク５と、この熱交換器５に対して熱的に接続されたスターリング冷凍機６とを有して構成されている。なお、このスターリング冷凍機６は、自動車に既設のエアコンディショナー43とは独立したものである。

前記筐体２のうち、少なくとも前記蓄冷槽３及び通風路４を構成する断熱部２ａは、断熱材を用いて形成されている。そして、この断熱部２ａの後部（図２乃至４における左側）に前記蓄冷槽３が、断熱部２ａの前部（図２乃至４における右側）に通風路４が形成されている。また、前記ヒートシンク５は、アルミニウムを押出成形することで形成されており、平板状の基板部５ａの両面に、複数の平板状の蓄冷槽側フィン５ｂと、複数の平板状の通風路側フィン５ｃがそれぞれ形成されている。そして、前記蓄冷槽３と通風路４は、前記断熱部２ａを前記基板部５ａによって前後に区画することで形成されていると共に、前記基板部５ａによって区画された状態において、前記蓄冷槽側フィン５ｂは、前記断熱部２ａの後部と基板部５ａとで区画された前記蓄冷槽３内に露出し、更に、前記通風路側フィン５ｃは、前記断熱部２ａの前部と基板部５ａとで区画された前記通風路４内に露出する。このように、前記断熱部２ａを前記ヒートシンク５の基板部５ａで区画する構造とすることで、前記蓄冷式冷房装置１は構造が単純化される。なお、前記ヒートシンク５は、その両フィン５ｂ，５ｃが前記蓄冷槽３及び通風路４内においてそれぞれ略垂直となるように、前記断熱部２ａに対して取り付けられている。また、前記蓄冷槽３内には、常温において液体である蓄冷媒体Ｆが収容されている。なお、この蓄冷媒体Ｆは、比熱及び融解時の潜熱が大きいものが適している。

また、前記筐体２の下部正面側には、前記通風路４に連通する吸気口７が形成されていると共に、前記筐体２の上部正面側には、前記通風路４に連通する排気口８が形成されている。また、前記通風路４内の上部には、図示しない電動機によって回転させられるファン９が設けられている。そして、前述したように、前記通風路側フィン５ｃが前記通風路４内において略垂直に設けられていることで、前記ファン９を回転させると、前記吸気口７から外気が吸入され、前記通風路側フィン５ｃに沿って上昇し、前記ファン９を経て前記排気口８から排出される気流が形成されるように構成されている。なお、前記吸気口７及び排気口８には、それぞれ扉体10，11が開閉自在に取り付けられている。そして、これらの扉体10，11は、それぞれ断熱材を用いて形成されている。また、前記扉体10，11は、前記吸気口７及び排気口８を閉塞することで、前記通風路４を外気からほぼ隔離された状態にすることが可能である。

前記筐体２における前記蓄冷槽３の上方で且つ前記通気路４の後方には、前記スターリング冷凍機６を収容する収容室２ｂが形成されている。この収容室２ｂに収容された前記スターリング冷凍機６の吸熱部６ａは、アルミニウム等の熱伝導性が良好な材質からなる伝熱ブロック12を介して前記ヒートシンク５の基板部５ａの上端近傍に対して熱的に接続されている。なお、前記伝熱ブロック12は、前記断熱部２ａに形成された貫通孔２ｃ内に配置されている。また、前記スターリング冷凍機６の排熱部６ｂには、排熱フィン13が取り付けられている。また、前記スターリング冷凍機６の周囲には導風路14が形成されていると共に、この導風路14の終端部近傍に、前記スターリング冷凍機６及び排熱フィン13に送風することでこれらを冷却するための冷却ファン15が設けられている。なお、16は前記スターリング冷凍機６の吸熱部６ａ及び伝熱ブロック12を前記導風路14内の空気から断熱するための断熱部材である。また、17は操作部であり、18は前記操作部17の操作に基づいて前記スターリング冷凍機６，ファン９及び冷却ファン15を作動させるための制御回路である。そして、このように比較的小型で極めて低温まで冷却できるスターリング冷凍機６を用いることで、前記蓄冷式冷房装置１は小型化される。また、コンプレッサー式の冷凍機と比較して、冷熱の伝達のための配管が必ずしも必要でなく、吸熱部を熱交換用のヒートシンクに熱的に接続させる単純な構造を採ることができるので、前記蓄冷式冷房装置１は構造がより単純化される。また、前記スターリング冷凍機６には、理想気体に近いヘリウムが封入されているものの、環境破壊の原因となるフロンや可燃性ガスが用いられていないので、万が一前記スターリング冷凍機６内からガスが漏れたとしても、環境破壊や事故に繋がることがない。

次に、本実施形態の作用について説明する。まず使用者は、本実施形態の蓄冷式冷房装置１を自動車等に設置して、この自動車等のシガーソケット等を介してバッテリー41に電源プラグ（図示せず）を接続する。そして、前記操作部17を操作することで、前記制御回路18によって前記スターリング冷凍機６及び冷却ファン15が作動する。なお、この時、前記吸気口７及び排気口８を、前記扉体10，11によって閉塞しておく。そして、前記スターリング冷凍機６が作動すると、このスターリング冷凍機６の吸熱部６ａの温度が低下すると共に、前記排熱部６ｂの温度が上昇する。そして、前記吸熱部６ａの温度が低下することで、前記蓄冷槽３内の蓄冷媒体Ｆが有する熱が奪われ、前記ヒートシンク５及び伝熱ブロック12を介して前記吸熱部６ａに移動する。（換言すれば、前記吸熱部６ａで発生した冷熱が、前記伝熱ブロック12及びヒートシンク５を介して、前記蓄冷槽３内の蓄冷媒体Ｆに移動する。）そして、前記蓄冷槽３の内外が断熱部２ａによって断熱されており、前記蓄冷槽３外から熱が殆ど流入しないので、前記蓄冷媒体Ｆの熱が奪われることによって、この蓄冷媒体Ｆが冷却されて温度が低下し、更に前記蓄冷媒体Ｆから熱が奪われることで、この蓄冷媒体Ｆが凝固する。そして、凝固した前記蓄冷媒体Ｆから更に熱が奪われることで、凝固した前記蓄冷媒体Ｆの温度が凝固点以下の低温まで冷却されることになる。なお、前述したように、前記スターリング冷凍機６は、効率よく極めて低い温度を作り出すことができるので、このスターリング冷凍機６によって前記蓄冷媒体Ｆは、この蓄冷媒体Ｆの凝固点よりもかなり低い温度まで冷却されることになる。一方、前記スターリング冷凍機６が作動することによって、このスターリング冷凍機６自体が発生させた熱でこのスターリング冷凍機６の温度が高くなると共に、前記蓄冷媒体Ｆから移動した熱で前記排熱部６ｂ、ひいては前記排熱フィン13の温度も高くなる。そして、このスターリング冷凍機６自体及び排熱フィン13は、前記冷却ファン15によって形成された気流によって冷却される。なお、前記導風路14内の空気は、前記スターリング冷凍機６自体及び排熱フィン13の熱によって温度が高くなるが、前記吸熱部６ａ及び伝熱ブロック12が前記断熱部材16によって覆われていることで、前記導風路14内の空気の熱が前記吸熱部６ａに移動することが極力防止される。なお、このような蓄冷媒体Ｆを冷却する工程は、自動車の運転中に行うことが望ましい。自動車の運転中では、自動車に既設されたエアコンディショナー43が使用可能であると共に、自動車のエンジン42によって常時発電されているため、自動車の前記バッテリー41が常に充電し続けられているので、前記スターリング冷凍機６及び冷却ファン15を作動させたとしても、前記バッテリー41の残量が少なくなってしまう虞が少ないからである。或いは、自動車に設置する前に、家庭用電源を用いて予め蓄冷しておいてもよい。また、前記蓄冷槽３内に収容された蓄冷媒体Ｆを前記スターリング冷凍機６で冷却することで蓄冷するので、他で蓄冷された蓄冷媒体Ｆを前記蓄冷槽３に対して出し入れするような手間がないばかりでなく、自動車の運転中等に蓄冷媒体Ｆに蓄冷されるので、扱いが容易である。

なお、前記蓄冷媒体Ｆを冷却する蓄冷期間においては、前記スターリング冷凍機６の吸熱部６ａで発生した冷熱、及び前記蓄冷槽３内の蓄冷媒体Ｆに蓄積された冷熱は、前記ヒートシンク５及び／又は伝熱ブロック12を介して、前記通風路４内の空気も冷却することになる。しかしながら、前述したように、前記通風路４を構成する断熱部２ａが断熱材を用いて形成されていると共に、前記通風路４を外気と連通させる吸気口７及び排気口８が、断熱材を用いて形成された前記扉体10，11によって閉塞されることで前記通風路４が外気からほぼ隔離された状態になっていることで、外気から前記通風路４内に熱が殆ど流入せず、前記スターリング冷凍機６或いは前記蓄冷槽３から前記ヒートシンク５の通風路４側に移動した冷熱は、外気から隔離された前記通風路４内の空気を冷却するに留まる。そして、前述したように、前記吸気口７及び排気口８が前記扉体10，11によって閉塞されることで、前記通風路４が外気からほぼ隔離された状態になっていることで、前記ヒートシンク５の前記通風路４側表面には、隔離された前記通風路４内の空気に含まれる水分のみが凝縮或いは凍結するだけであるので、結露水及び霜が少量しか発生しない。

そして、前記蓄冷槽３内の蓄冷媒体Ｆが充分に冷却された状態であれば、この蓄冷媒体Ｆに蓄積された冷熱によって冷房することが可能になる。即ち、使用者は、前記扉体10，11を開いて前記通気路４を外気と連通させると共に、前記操作部17を操作することで、前記制御回路18によって前記スターリング冷凍機６及び冷却ファン15を停止させる一方、電動機（図示せず）を作動させて前記ファン９を回転させる。そして、このファン９の回転によって、前記吸気口７から吸入し、前記通風路４を通過して、前記排気口８から排出される気流が形成される。そして、この気流を構成する空気は、前記ヒートシンク５によって、前記保冷媒体Ｆとの間で熱交換される。即ち、前記気流を形成する空気が有する熱は、前記ヒートシンク５を介して前記保冷媒体Ｆに移動する。（換言すれば、前記保冷媒体Ｆに蓄積された冷熱は、前記ヒートシンク５を介して、前記気流を形成する空気に移動する。）このようにして、前記通風路４を通過する気流は冷却され、この冷却された気流によって車内を冷房することができる。なお、前記ヒートシンク５を介して蓄冷媒体Ｆに移動した熱は、顕熱として、前記蓄冷媒体Ｆの温度を上昇させ、また、潜熱として、前記蓄冷媒体Ｆを融解させる。また、前記蓄冷媒体Ｆに蓄積された冷熱による冷房中は、前記ファン９を回転させる電力があればよいので、自動車の前記バッテリー41のみで長時間冷房を続けることができる。なお、予め蓄冷された蓄冷媒体Ｆを前記蓄冷槽３内に挿入するような方式と異なり、前記蓄冷媒体Ｆに前記ヒートシンク５が直接接触するので、蓄冷媒体Ｆから冷熱を取り出す際のロスを少なくして効率よく冷房することができる。

このような蓄冷式冷房装置１は、自動車のエンジン42を停止させて車内で休憩する場合に有用である。即ち、現在では、地球環境保護のため、駐停車時に前記エンジン42を停止させるのが望ましいが、図８（ａ）に示す公知の自動車用エアコンディショナー43では、前記エンジン42を停止させると、前記エアコンディショナー43が作動せず、また図８（ｂ）に示す公知の自動車用エアコンディショナー43では、前記エンジン42を停止させた状態で使用すると、前記バッテリー41を浪費することになるので、前記エンジン42停止によって、事実上前記エアコンディショナー43が使用できなくなるので、前記エアコンディショナー43を作動させるためだけに前記エンジン42をかけているのが現状であった。しかしながら、本発明のような蓄冷式冷房装置１を用いることで、前記ファン９を回転させる比較的小さな電力を前記バッテリー41から供給するだけで、車内を冷房することができるので、前記エンジン42を停止した状態で、（或いは、前記バッテリー41の充電量が少なくなった時に前記エンジン42をかけるだけで、）車内を冷房することができる。これによって、自動車の燃料が無駄に消費されず、経済的であるばかりでなく、自動車からの排出ガスによる大気汚染や地球温暖化を防止できる。また、前記蓄冷式冷房装置１による冷房中は、前記エンジン42からの振動や騒音がないので、車内で静かに休息できるばかりでなく、周囲に迷惑もかけない。なお、実際には、前記蓄冷媒体Ｆを冷却する蓄冷期間において、前記スターリング冷凍機６及び冷却ファン15が作動しているため、その分の負荷が前記エンジン42に加わって、通常時よりも前記エンジン42への負担が大きくなり、燃料の消費や排出ガスが若干多くなるが、自動車を駐停車させて休息や睡眠をとる際に、前記エアコンディショナー43を作動させるためだけに前記エンジン42を作動させる場合に比べれば、燃料の消費や排出ガスは少ない。

以上のように本発明は、自動車に既設のエアコンディショナー等の冷凍機とは独立したスターリング冷凍機６が発生させた冷熱を、熱交換器たる前記ヒートシンク５を介して断熱性を有する前記蓄冷槽３内に収容された蓄冷媒体Ｆに移動させ、この蓄冷媒体Ｆを冷却して蓄冷した後、吸気口10から吸入され通風路４を経て排気口11から排出される気流をファン９によって形成すると共に、前記蓄冷媒体Ｆに蓄積された冷熱を、前記ヒートシンク５を介して前記気流に伝えることで、この気流を冷却して冷房に用いるものであり、自動車の運転中で自動車用エアコンディショナー43が作動可能な期間等に、前記スターリング冷凍機６で前記蓄冷媒体Ｆに蓄冷し、駐停車時に自動車のエンジン42を停止させた状態で前記蓄冷媒体Ｆに蓄積された冷熱を用いて冷房することができるので、前記蓄冷媒体Ｆの蓄冷に手間がかからないと共に、自動車の運転と休憩、即ち前記蓄冷媒体Ｆの蓄冷と放冷を繰り返したとしても、前記蓄冷媒体Ｆの蓄冷状態を保って、この蓄冷媒体Ｆによる冷房が不可能になってしまうことを極力防止することができるものである。また、前記ヒートシンク５によって前記スターリング冷凍機６から前記蓄冷槽３内の蓄冷媒体Ｆに冷熱を移動させると共に、前記蓄冷槽３内の蓄冷媒体Ｆから前記通風路４を流れる気流に冷熱を移動させる構造なので、蓄冷式冷房装置１の構造を単純化することができる。

また本発明は、断熱性を有する前記通風路４の吸気口７と排気口８に、断熱性を有する開閉可能な扉体10，11をそれぞれ設け、前記蓄冷媒体Ｆの蓄冷期間中に前記扉体10，11によって前記吸気口７と排気口８を閉塞することで、前記通風路４外と通風路４内が連通せず、前記冷熱が、閉じられた前記通風路４内の空気を冷却するに留まるので、前記通風路４から前記ヒートシンク５を介して前記蓄冷媒体Ｆ及びスターリング冷凍機６へ外部の熱が流入することが防止され、前記蓄冷媒体Ｆの蓄冷効率を高めることができるばかりでなく、前記通風路４内のヒートシンク５に外気が触れないので、外気に含まれる水分が前記ヒートシンク５で凝縮したり凍結したりすることを防止することができるものである。

また本発明は、冷凍機として、比較的小型で且つ極めて低温まで冷却できる前記スターリング冷凍機６を用いたことで、少ない消費電力で効率よく低温まで前記蓄冷媒体を冷却することができるばかりでなく、蓄冷式冷房装置を小型に構成することができるものである。また、前記スターリング冷凍機６の内部には、環境破壊の原因となるフロンや可燃性ガスが封入されていないので、万が一前記スターリング冷凍機６内からガスが漏れたとしても、環境破壊や事故に繋がることがない。更に、本実施形態では、吸熱部６ａをヒートシンク５に熱的に接続させる単純な構造を採ることができるので、前記蓄冷式冷房装置１構造をより単純化することができる。

更に本発明は、前記蓄冷槽３、通風路４及び前記冷凍機６の収容室２ｂを筐体２に一体的に設けたことで、電源さえ確保できれば既存の自動車を改造することなく、自動車のバッテリー41に対して電気的に接続するだけで、前記蓄冷式冷房装置１を車内の任意の位置に設置して使用することができるばかりでなく、何台かの自動車で共用することもできるものである。また、予め自動車外で前記蓄冷媒体Ｆを冷却して蓄冷することもできる。

次に、本発明の第二の実施形態について、図６に基づいて説明する。なお、上記第第一の実施形態と共通する部分については、共通の符号を付し、その説明を省略する。20は蓄冷式冷房装置であり、操作部21と、この操作部21の操作に基づいて前記スターリング冷凍機６，ファン９及び冷却ファン15を作動させるための制御回路22と、自動車のバッテリー41とは独立したバッテリー23が設けられている。

次に、本実施形態の作用について説明する。なお、蓄冷の工程については上記第一の実施形態と共通するので、その説明を省略する。
前記蓄冷槽３内の蓄冷媒体Ｆが充分に冷却された状態であれば、この蓄冷媒体Ｆに蓄積された冷熱によって冷房することが可能になる。即ち、使用者は、前記扉体10，11を開いて前記通気路４を外気と連通させると共に、前記操作部21を操作することで、前記制御回路22によって前記スターリング冷凍機６及び冷却ファン15を停止させる一方、前記バッテリー23の電力によって電動機（図示せず）を作動させて前記ファン９を回転させる。そして、このファン９の回転によって、前記吸気口７から吸入し、前記通風路４を通過して、前記排気口８から排出される気流が形成される。そして、この気流を構成する空気は、前記ヒートシンク５によって、前記保冷媒体Ｆとの間で熱交換される。即ち、前記気流を形成する空気が有する熱は、前記ヒートシンク５を介して前記保冷媒体Ｆに移動する。（換言すれば、前記保冷媒体Ｆに蓄積された冷熱は、前記ヒートシンク５を介して、前記気流を形成する空気に移動する。）このようにして、前記通風路４を通過する気流は冷却され、この冷却された気流によって車内を冷房することができる。なお、前記ヒートシンク５を介して蓄冷媒体Ｆに移動した熱は、顕熱として、前記蓄冷媒体Ｆの温度を上昇させ、また、潜熱として、前記蓄冷媒体Ｆを融解させる。また、前記蓄冷媒体Ｆに蓄積された冷熱による冷房中は、自動車の前記バッテリー41とは独立した前記バッテリー23の電力によって前記ファン９を回転させるので、自動車の前記バッテリー41の消耗を防ぐことができる。

次に、本発明の第三の実施形態について、図７に基づいて説明する。なお、上記第一及び第二の実施形態と共通する部分については、共通の符号を付し、その説明を省略する。前記蓄冷式冷房装置30は、自動車の車体、例えばダッシュボードやコンソール等に組み込まれている。そして、前記蓄冷式冷房装置30は、操作部31からの入力に基づいて制御回路32によって制御されると共に、自動車のバッテリー41から電力を得ている。なお、前記制御回路32は、自動車のエンジン42と自動車に既設のエアコンディショナー43の圧縮機44とを接続する電磁クラッチ45の継断等、前記エアコンディショナー43の制御も行うように構成されている。また、前記圧縮機44は、配管46を介して凝縮器47及び蒸発器48と接続されている。

次に、本実施形態の作用について説明する。まず使用者は、自動車の前記エンジン42を作動させる。この状態において、前記スターリング冷凍機６及び冷却ファン15が作動可能となると共に、前記ファン９が作動不能となる。従って、前記エンジン42が作動した状態で使用者が前記操作部31を操作することで、前記制御回路32は、前記バッテリー41の電力によって、前記蓄冷式冷房装置30のスターリング冷凍機６及び冷却ファン15を作動させると共に、前記操作部31を操作しても、前記ファン９が作動しないように制御する。そして、前記スターリング冷凍機６が作動すると、このスターリング冷凍機６の吸熱部６ａの温度が低下することで、蓄冷槽３内の蓄冷媒体Ｆが有する熱が奪われ、ヒートシンク５及び伝熱ブロック12を介して前記吸熱部６ａに移動する。（換言すれば、前記吸熱部６ａで発生した冷熱が、前記伝熱ブロック12及びヒートシンク５を介して、前記蓄冷槽３内の蓄冷媒体Ｆに移動する。）そして、前記蓄冷槽３の内外が断熱されており、前記蓄冷槽３外から熱が殆ど流入しないので、前記蓄冷媒体Ｆの熱が奪われることによって、この蓄冷媒体Ｆが冷却されて温度が低下し、更に前記蓄冷媒体Ｆから熱が奪われることで、この蓄冷媒体Ｆが凝固する。そして、凝固した前記蓄冷媒体Ｆから更に熱が奪われることで、凝固した前記蓄冷媒体Ｆの温度が凝固点以下の低温まで冷却されて蓄冷されることになる。一方、前記スターリング冷凍機６自体及び排熱フィン13は、前記冷却ファン15によって形成された気流によって冷却される。そして、前記エンジン42が作動した状態では、自動車に既設されたエアコンディショナー43が使用可能であるので、このエアコンディショナー43によって車内が冷房される。また、前記エンジン42が作動した状態では、このエンジン42によって常時発電されているため、自動車のバッテリー41が常に充電し続けられているので、前記スターリング冷凍機６、冷却ファン15及びエアーコンディショナー43を作動させたとしても、前記バッテリー41の残量が少なくなってしまう虞が少ない。また、前記蓄冷槽３内に収容された蓄冷媒体Ｆを前記スターリング冷凍機６で冷却することで蓄冷するので、他で蓄冷された蓄冷媒体Ｆを前記蓄冷槽３に対して出し入れするような手間がないばかりでなく、自動車の運転中等に蓄冷媒体Ｆに蓄冷されるので、扱いが容易である。

そして、前記エンジン42を停止させると、前記制御回路32は、前記スターリング冷凍機６及び冷却ファン15を停止させると共に、前記操作部31を操作しても、前記スターリング冷凍機６及び冷却ファン15が作動しないように制御する。一方で、前記エンジン42が停止した状態では、前記操作部31の操作によって前記ファン９が作動可能となる。そして、前記蓄冷槽３内の蓄冷媒体Ｆが充分に冷却された状態であれば、この蓄冷媒体Ｆに蓄積された冷熱によって車内を冷房することが可能になる。即ち、使用者は、前記操作部31を操作して前記通気路４を外気と連通させると共に、前記制御回路32によって前記スターリング冷凍機６及び冷却ファン15を停止させる一方、前記ファン９を回転させる。そして、このファン９の回転によって、車内から空気を吸入し、前記通風路４を通過して、車内へ排出される気流が形成される。そして、この気流を構成する空気は、前記ヒートシンク５によって、前記保冷媒体Ｆとの間で熱交換される。即ち、前記気流を形成する空気が有する熱は、前記ヒートシンク５を介して前記保冷媒体Ｆに移動する。（換言すれば、前記保冷媒体Ｆに蓄積された冷熱は、前記ヒートシンク５を介して、前記気流を形成する空気に移動する。）このようにして、前記通風路４を通過する気流は冷却され、この冷却された気流によって車内を冷房することができる。なお、前記蓄冷媒体Ｆに蓄積された冷熱による冷房中は、前記ファン９を回転させる電力があればよいので、前記バッテリー41のみで長時間冷房を続けることができる。また、予め蓄冷された蓄冷媒体Ｆを前記蓄冷槽３内に挿入するような方式と異なり、前記蓄冷媒体Ｆに前記ヒートシンク５が直接接触するので、蓄冷媒体Ｆから冷熱を取り出す際のロスを少なくして効率よく冷房することができる。

そして、このような蓄冷式冷房装置30は、自動車の前記エンジン42を停止させたとしても、前記ファン９を回転させる比較的小さな電力を前記バッテリー41から供給するだけで、車内を冷房することができるので、前記エンジン42を停止した状態で、（或いは、前記バッテリー41の充電量が少なくなった時に前記エンジン42を作動させるだけで、）車内を冷房することができる。これによって、自動車の燃料が無駄に消費されず、経済的であるばかりでなく、自動車からの排出ガスによる大気汚染や地球温暖化を防止できる。また、前記蓄冷式冷房装置30による冷房中は、前記エンジン42からの振動や騒音がないので、車内で静かに休息できるばかりでなく、周囲に迷惑もかけない。なお、実際には、前記蓄冷媒体Ｆを冷却する蓄冷期間において、前記スターリング冷凍機６及び冷却ファン15が作動しているため、その分の負荷が自動車の前記エンジン42に加わって、通常時よりも前記エンジン42への負担が大きくなり、燃料の消費や排出ガスが若干多くなるが、自動車を駐停車させて休息や睡眠をとる際に、前記エアコンディショナー43を作動させるためだけに前記エンジン42を作動させる場合に比べれば、燃料の消費や排出ガスは少ない。

以上のように本発明は、前記蓄冷式冷房装置30を制御するための制御回路32を、自動車の電気系統と電気的に接続させ、自動車のエンジン42の作動時に前記スターリング冷凍機６を作動可能とすることで、このスターリング冷凍機６によって前記蓄冷媒体Ｆを冷却して蓄冷し、自動車のエンジン42の停止時に前記ファン９を回転可能とすることで、このファン９によって前記通風路４に形成された気流を前記蓄冷媒体Ｆが有する冷熱で冷却するように、前記スターリング冷凍機６及びファン９を前記エンジン42の作動・停止に連動させたことで、蓄冷の適時に前記蓄冷媒体Ｆに蓄冷し、冷房の適時に前記蓄冷媒体Ｆに蓄積された冷熱で冷房することができるので、自動車に既設のエアコンディショナーとの組み合わせで使い勝手を向上させることができるものである。また、前記蓄冷式冷房装置30を車体のダッシュボードやコンソール等に組み込むことで、前記蓄冷式冷房装置30によって車内空間を圧迫しないようにすることができるものである。

なお、本発明は以上の実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、熱交換器として、基板部の両面にフィンを設けたヒートシンクを用いたが、基板部の片面にフィンを設けたヒートシンクをヒートパイプ等の熱伝導部材で接続し、一方のヒートシンクを蓄冷槽に、他方のヒートシンクを通風路に露出させるようにして熱交換器を構成してもよい。また、上記実施形態では、吸気口及び排気口に設けられた扉体を手動で開閉していたが、前記ファンの回転と連動させて自動的に開閉するように構成してもよい。更に、上述したように、本発明は自動車用の蓄冷式冷房装置に限定されず、あらゆる場所で使用できる蓄冷式冷房装置全般に適用可能である。

本発明の第一の実施例を示す蓄冷式冷房装置の正面図である。 同上、Ｘ−Ｘ断面図である。 同上、Ｙ−Ｙ断面図である。 同上、冷房時の状態を示すＸ−Ｘ断面図である。 同上、蓄冷式冷房装置のブロック図である。 本発明の第二の実施形態を示す蓄冷式冷房装置のブロック図である。 本発明の第二の実施形態を示す蓄冷式冷房装置のブロック図である。 公知の自動車用エアコンディショナーのブロック図であり、（ａ）は圧縮機をエンジンで直接駆動するもの、（ｂ）は圧縮機をバッテリーで駆動するものである。

符号の説明

１，20，30 蓄冷式冷房装置
２ｂ 収容室
３ 蓄冷槽
４ 通風路
５ ヒートシンク（熱交換器）
６ スターリング冷凍機（冷凍機）
７ 吸気口
８ 排気口
９ ファン
10，11 扉体
32 制御回路
41 バッテリー（電気系統）
42 エンジン
Ｆ 蓄冷媒体

Claims (5)

1. 断熱性を有する蓄冷槽と、
   吸気口及び排気口が形成された通風路と、
   冷凍機と、
   前記蓄冷槽内に収容された蓄冷媒体と、
   前記冷凍機からの冷熱を前記蓄冷槽内の蓄冷媒体に伝えると共に、この蓄冷媒体からの冷熱を前記通風路に伝える熱交換器と、
   前記通風路の吸気口から吸入されて排気口から排出される気流を形成させるファンより構成されることを特徴とする蓄冷式冷房装置。
2. 断熱性を有する前記通風路の吸気口と排気口に、断熱性を有する開閉可能な扉体をそれぞれ設けたことを特徴とする請求項１記載の蓄冷式冷房装置。
3. 前記冷凍機がスターリング冷凍機であることを特徴とする請求項１乃至２記載の蓄冷式冷房装置。
4. 前記蓄冷槽、通風路及び前記冷凍機の収容室を一体的に設けたことを特徴とする請求項１乃至３記載の蓄冷式冷房装置。
5. 自動車のエンジンの作動時に前記蓄冷媒体を冷却して蓄冷し、自動車のエンジンの停止時に前記通風路に形成された気流を前記蓄冷媒体が有する冷熱で冷却するように、前記冷凍機及びファンを前記エンジンの作動・停止に連動させるために、自動車の電気系統と電気的に接続させた制御回路を設けたことを特徴とする請求項１乃至３記載の蓄冷式冷房装置。
   

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