JP2006298004A

JP2006298004A - 車両用補助冷却装置

Info

Publication number: JP2006298004A
Application number: JP2005118578A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yamazaki; 貴詞山崎
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2005-04-15
Filing date: 2005-04-15
Publication date: 2006-11-02

Abstract

【課題】夏期などの炎天下に長時間車両を放置した場合の過熱した箇所の熱を有効に奪うことで、車室内の冷房負荷の軽減を図る。
【解決手段】車両用空調装置４０のエバポレータ４１の凝縮水を貯える貯水タンク１３と、負圧源２１に接続されて内部に負圧を貯える負圧タンク１１と、負圧タンク１１と貯水タンク１３との間に接続され且つ車両上の温度上昇部位（例：車両天井部やインストルメントパネル）に配された熱交換器１２と、貯水タンク１３から負圧タンク１１までの経路に設けられた作動弁３０と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、通常に車載されている車両用空調装置の能力を補助する役割を果たす車両用補助冷却装置に関するものである。

夏期など炎天下で長時間車両を放置した場合、車室内の温度は、例えば４０〜６０℃の高温になっており、その状況で車内に乗り込んだ場合、大きな不快感を味わう。このような状況下では、冷房負荷がきわめて大きいので、冷房が有効に効き始めるまでに時間がかかる。従って早期に冷房負荷をできるだけ小さくできれば、冷房が有効に効き始めるまでの時間を短くできる。

従来それに応える技術として、空調ダクト内に水噴霧器を配置し、ダクトに霧状の水を供給してそれを風に乗せて車室内に送り込み、その霧状の水の気化熱を利用して車室内の温度を下げるという技術が提案されている。しかも、その噴霧するための水として、エバポレータの凝縮水を利用することが挙げられている（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−２２６３５８号公報

しかし、車室内に霧状の水を送り込むだけでは、あまり有効に冷房負荷を軽減するまでには至らない。

本発明は、上記事情を考慮し、夏期などの炎天下に長時間車両を放置した場合の過熱した箇所の熱を有効に奪うことで、車室内の冷房負荷の軽減を図り、冷房の効き始めまでの時間を短縮できるようにした車両用補助冷却装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明の車両用補助冷却装置は、車両用空調装置のエバポレータの凝縮水を貯える貯水タンクと、負圧源に接続されて内部に負圧を貯える負圧タンクと、該負圧タンクと前記貯水タンクとの間に接続され、車両上の温度上昇部位に配された熱交換器と、前記貯水タンクから前記負圧タンクまでの経路に設けられた作動弁と、を備えたことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載の車両用補助冷却装置であって、前記負圧源と負圧タンクとの間に圧力調整弁を設けたことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または２に記載の車両用補助冷却装置であって、前記負圧タンクに溜まった水を排水する排水弁を設けたことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の車両用補助冷却装置であって、前記負圧源が、バキュームポンプであることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の車両用補助冷却装置であって、前記負圧源が、エンジンの吸気ポートにつながる吸気通路であることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の車両用補助冷却装置であって、前記貯水タンクと前記熱交換器との間に前記作動弁が設けられていることを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の車両用補助冷却装置であって、前記作動弁が噴霧手段を備えることを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の車両用補助冷却装置であって、前記作動弁と前記熱交換器との間に噴霧手段を備えることを特徴とする。

請求項９の発明は、請求項１〜８のいずれかに記載の車両用補助冷却装置であって、前記熱交換器が車体天井部に配置されていることを特徴とする。

請求項１０の発明は、請求項１〜８のいずれかに記載の車両用補助冷却装置であって、前記熱交換器が車体インストルメントパネルに配置されていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、車両用空調装置のエバポレータの凝縮水を利用して、夏期などの長時間放置後の過熱された車室内を冷却することができる。即ち、車両運転時には、車両用空調装置のエバポレータの凝縮水を貯水タンクに貯えておくとともに、負圧タンクに負圧を貯えておく。そして、次に車両に乗り込んだときに、何らかのトリガー信号に応じて作動弁を開けることにより、負圧状態の熱交換器に貯水タンクの水を送り込み、負圧下で水を蒸発させて、その際に発生する気化潜熱により、熱交換器の周囲の熱を奪う。

従って、熱交換器を車両上の温度上昇部位（例えば、駐車時に太陽熱により過熱状態となる車両天井部やインストルメントパネル等）に配置しておくことにより、その温度上昇部位を冷却することができ、乗車時の過熱した車内の温度を少しでも和らげることができる。この場合、凝縮水や負圧は、前回の車両運転時に、たやすく貯えておくことができるものであるから、特別な作動エネルギーを殆ど必要とせず、省エネを図りながら、車両用空調装置が有効に効き始めるまでの乗車時の不快感を和らげることができる。

請求項２の発明によれば、負圧タンクに一定の負圧を貯えておくことができるので、作動の安定を図ることができる。

請求項３の発明によれば、負圧タンクの水を排水する排水弁を設けたので、使用時には、負圧を逃がさずに貯えておくことができ、また、非使用時には、負圧タンクに溜まった水を自由に排除することができる。従って、負圧を貯えて次の作動を待っている待機時に、負圧系統に水分が残留しない乾いた状況を維持しておくことができ、次の作動時の冷却効率を上げることができる。

請求項４の発明によれば、バキュームポンプで負圧を作るので、負圧タンクを素早く所望の圧力に到達させることができる。
請求項５の発明によれば、エンジンの稼働中に発生する負圧を負圧タンクに貯えておくだけであるから、別途バキュームポンプ等の負圧発生源を設ける必要がなく、コストを抑えることができる。

請求項６の発明によれば、貯水タンクと熱交換器との間に作動弁を設けたことにより、待機中に熱交換器内も負圧に保っておくことができる。そのため、貯水タンクから熱交換器側へ吸引する水量を多くすることができ、冷却性能の向上が図れる。また、作動待機状態で既に熱交換器が負圧に保たれているので、熱交換器への水分の供給が素早く行われ、効き始めが早くなる。

請求項７の発明によれば、噴霧手段を介することにより、熱交換器に噴霧状態で水分を供給することができるので、さらに熱交換器の冷却性能の向上が図れる。

請求項８の発明によれば、噴霧手段を介することにより、熱交換器に噴霧状態で水分を供給することができるので、さらに熱交換器の冷却性能の向上が図れる。また、作動弁と別に噴霧手段を設けるので、作動弁と噴霧手段の位置を自由に決めることができる。

請求項９の発明によれば、炎天下の駐車時に車体の最も過熱される車体天井部を効果的に冷却することができる。従って、乗車時の過熱した車内の温度を少しでも和らげることができ、車両用空調装置が効き始めるまでの乗車時の不快感を軽減することができる。

請求項１０の発明によれば、炎天下の駐車時に車体の最も過熱される車体インストルメントパネルを効果的に冷却することができる。従って、前席の乗員にとっての不快感を速やかに軽減することができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。

図１は実施形態の車両用補助冷却装置の概略構成を示すブロック図、図２は実際の車両上において車両用補助冷却装置の主要素がどのような位置に装備されるかを示すレイアウト図である。

この車両用補助冷却装置１０は、通常の車両用空調装置４０の補助的なシステムとして車両上に装備されるものであって、車両用空調装置４０の構成要素であるエバポレータ４１の凝縮水を貯える貯水タンク１３と、負圧源２１に配管２２および圧力調整弁２３およびフィルタ２４を介して接続され且つ内部に負圧を貯える負圧タンク１１と、負圧タンク１１と貯水タンク３との間に配管２６、２７を介して接続され且つ車両上の温度上昇部位（本例では、図２に示す車両の天井部５２）に配された熱交換器１２と、貯水タンク１３と熱交換器１２の間の配管２７上に配された作動弁（開閉弁）３０と、作動弁３０と熱交換器１２の間の配管２７に配された噴霧手段としてのオリフィス３１と、負圧タンク１１に溜まった水を排水する排水弁２８と、を備えている。熱交換器１２以外の要素は概ね、図２に示すように、車両前部のエンジンルーム５１内に装備されている。

エバポレータ４１からの凝縮水は、ドレンホース４２を介して貯水タンク１３の上面にフィルタ４３を介して導かれる。貯水タンク１３の上部にはドレンパイプ３２が接続され、貯水タンク１３と熱交換器１２を繋ぐ配管２７は、貯水タンク１３の底部に接続されている。また、負圧タンク１１と熱交換器１２を繋ぐ配管２６は負圧タンク１１の上部に接続され、排水弁２８は負圧タンク１１の底部に接続されている。負圧タンク１１には負圧センサ２５が設けられている。また、負圧タンク１１は熱交換器１２よりも低い位置に設置され、熱交換器１２の中の水が負圧タンク１１側に全部流れるようになっている。負圧源２１としては、エンジンの吸気ポートにつながる吸気通路が利用されている。

図３は車両用補助冷却装置の電気的な構成を示すブロック図である。

制御の中心要素である制御装置１００は、エンジン制御装置７０から必要な信号を受け取る。制御装置１００には、本装置を機能させるか否かを選択する車体冷却システムスイッチ１０１からの信号、負圧タンク１１に負設けられた負圧センサ１０２からの信号、通常の車両用空調装置のエアコンスイッチ１０３からの信号、作動トリガースイッチ１０４からの信号（作動トリガー信号）などが入力され、制御装置１００は、これらの信号に基づいて、前述した圧力調整弁２３、排水弁２８、作動弁３０を動作制御する。

次に作動原理について説明する。

ここでは、例えば、本車両用補助冷却装置の起動スイッチである車体冷却システムスイッチ１０１をＯＮにしてある状況で、夏場に車両を運転し、途中で炎天下の屋外に駐車し、その後再び乗車した場合を想定して説明する。なお、本発明では、起動スイッチとしての車体冷却システムスイッチ１０１を設けずに、車体や車室内の温度を検出して該温度が所定温度（例えば５０°Ｃ）を超えた際に、補助冷却システムが起動するようになっていてもよい。

（１）車両運転中
車両運転中は、圧力調整弁２３を開、排水弁２８を閉、作動弁３０を閉にする。このように設定した状態で、エアコンを作動させて車両を運転すると、エンジンの吸気通路２１（負圧源）から分岐した配管２２を通して、負圧タンク１１に負圧が導入され、それにより、負圧タンク１１内及び熱交換器１２内が負圧になる。負圧タンク１１及び熱交換器１２内の圧力が設定値まで下がったら、圧力調整弁２３を閉じる。このように運転している間に、エアコンの作動により、エバポレータ４１の表面に付着した凝縮水が、ドレンホース４２を介して貯水タンク１３に貯まる。なお、貯水タンク１３の貯水量が一定量を超えると、上部よりドレンパイプ３２を介してドレンされる。

（２）車両放置中
次に炎天下の屋外に車両を放置しているときには、圧力調整弁２３を閉、排水弁２８を閉、作動弁３０を閉の状態に保っておく。そうすることによって、負圧タンク１１及び熱交換器１２内の負圧が維持され、貯水タンク１３には凝縮水が溜まったままになる。

（３）再乗車時
次に、車両に乗り込もうとドアを開けると、例えば、ドア開の検出信号により、作動トリガー信号が発せられる（この場合は「ドア開」を検出するドアセンサが、作動トリガースイッチ１０１に相当する）。このトリガー信号により、作動弁３０が開く。そうすると、貯水タンク１３内の水が、オリフィス３１を通ることで霧状になって、負圧状態の熱交換器１２に流れ込む。そして、負圧下の熱交換器１２内でその霧状の水が蒸発し、その際の気化潜熱により熱交換器１２の周囲の熱が吸収される。従って、熱交換器１２を配備した車両天井部５２が冷やされることになり、乗車時の過熱した車内の冷房負荷が軽減されて、空調が有効に効き始めるまでの時間が短縮される。この場合は、凝縮水や負圧は、前回の車両運転時に、たやすく貯えておくことができるものであるから、特別な作動エネルギーを殆ど必要とせず、省エネを図りながら、車両用空調装置４０が有効に効き始めるまでの乗車時の不快感を和らげることができる。

熱交換器１２内での水の蒸発による所期の冷却作用が終了したら、排水弁２８を開き、負圧タンク１１内に溜まった水を排水する。そして、（１）の運転中のモードに戻る。

以上の動作の流れは、制御装置１００が、図４、図５に示すフローチャートに従ってコントロールする。

次にフローチャートについて説明する。

初期設定では、圧力調整弁２３、排水弁２８、作動弁３０は、いずれもＯＦＦ（閉）になっており、この状況で車両運転中の制御処理が起動する。

図４の車両運転中の制御処理ルーチンがスタートすると、最初のステップＳ１０１、ステップＳ１０２、ステップＳ１０３で、車体冷却システムスイッチ１０１のＯＮ／ＯＦＦ、エンジンのＯＮ／ＯＦＦ、エアコンスイッチ１０３のＯＮ／ＯＦＦを順次チェックし、いずれもＯＮの場合、ステップＳ１０４でエンジントラブルの有り無しをチェックする。

エンジントラブルがない場合は、ステップＳ１０５で圧力調整弁２３を開き（ＯＮ）、負圧タンク１１に、エンジン運転により発生する負圧を導入する。次いで、ステップＳ１０６で、負圧センサ２５の信号に基づいて負圧タンク１１の負圧が設定値に到達したかどうかを監視し、到達するまではステップＳ１０１〜Ｓ１０６を繰り返し、圧力調整弁２３は開いたままにする。負圧タンク１１の負圧が設定値に到達したら、ステップＳ１０７にて圧力調整弁２３を閉じ（ＯＦＦ）、本処理を終える。

なお、負圧タンク１１の負圧が設定値に到達するのを待つ間に、途中のステップＳ１０１〜Ｓ１０３でいずれか（車体冷却システムスイッチ１０１、エンジン、エアコンスイッチ１０３）がＯＦＦになった場合は、ステップＳ１０７に進んで圧力調整弁２３を閉じ（ＯＦＦ）てから本処理を終える。ステップＳ１０４のエンジントラブルがあった場合も同様である。ただし、ステップＳ１０３のエアコンスイッチ１０３がＯＦＦの場合は、その条件から外してもよい。貯水タンク１３への凝縮水による貯水が完了していれば、エアコンのＯＮ／ＯＦＦは今回の制御に直接関係ないからである。

車両停止中は、図５のフローチャートの処理を常時行う。つまり、ステップＳ２０１で作動トリガー信号の有り無しを常時チェックしている。

作動トリガー信号がＯＮになると、実際の再乗車時の制御処理が始まり、ステップＳ２０２で作動弁３０を開く（ＯＮ）。そうすると、先に述べたように、貯水タンク１３の水が、車両天井部５２の熱交換器１２にオリフィス３１を介して流れ込み、蒸発に伴う気化潜熱により車両天井部５２を冷やす。

ステップＳ２０２で作動弁３０を開いたら、ステップＳ２０３でタイマーを作動し、所定時間Ｔ１が経過したところで排水弁２８を開く。それにより、蒸発した後に凝結した水を排水する。排水弁２８は、更に一定時間Ｔ２が経過したところで、ステップＳ２０５にて閉じる（ＯＦＦ）。このとき、作動弁３０も一緒に閉じる（ＯＦＦ）。そして、本処理を終える。

以上のように、本実施形態の車両用補助冷却装置１０によれば、車両用空調装置４０のエバポレータ４１の凝縮水を利用して、夏期などの長時間放置後の過熱された車室内を冷却することができる。即ち、車両運転時には、車両用空調装置４０のエバポレータ４１の凝縮水を貯水タンク１３に貯えておくと共に、負圧タンク１１に負圧を貯えておく。そして、次に車両に乗り込んだときに、何らかのトリガー信号（例：ドアオープン信号）に応じて作動弁３０を開けることにより、負圧状態の熱交換器１２に貯水タンク１３の水を送り込み、負圧下で水を蒸発させ、それに伴う気化潜熱により熱交換器１２の周囲の熱、つまり、本例では車両天井部５２の熱を奪う。従って、乗車時の過熱した車内の温度を少しでも和らげることができ、特別な作動エネルギーを必要とせずに、車両用空調装置４０が有効に効き始めるまでの時間を減らすことができる。

以下、本実施形態の効果をまとめる。

第１に、本実施形態の車両用補助冷却装置１０は、貯水タンク１３と負圧タンク１１と熱交換器１２と作動弁３０とを備えるため、車外環境により過熱された部分を車両用空調装置４０のエバポレータ４１の凝縮水を利用して冷却し、車室内の熱気を和らげて、車両用空調装置４０が有効に効き始めるまでの時間を低減できる。

しかも、車両運転時に、車両用空調装置４０のエバポレータ４１の凝縮水を貯水タンク１３に貯えておくと共に負圧タンク１１に負圧を貯えておくことができるため、特別なエネルギーを必要としない。

第２に、本実施形態の車両用補助冷却装置１０によれば、圧力調整弁２３により、負圧タンク１１内には常に一定の負圧を貯えておくことができるので、作動の安定を図ることができる。

第３に、本実施形態の車両用補助冷却装置１０によれば、負圧タンク１１に排水弁２８を設けているので、使用時には、負圧を逃がさずに貯えておくことができるし、非使用時には、負圧タンク１１に溜まった水を積極的に排除することができる。従って、負圧を貯えて次の作動を待っている待機時に、負圧系統に水分が残留しない乾いた状況を維持しておくことができ、次の作動時の冷却効率を上げることができる。

第４に、本実施形態の車両用補助冷却装置１０によれば、エネルギー源は、エンジンの稼働中に負圧タンク１１に貯えておいた負圧だけであるから、他に何も動力を必要としない。

なお、本発明では、負圧源２１の負圧としては、エンジン吸気ポートの負圧の代わりに、別途バキュームポンプを設けて、それにより発生させた負圧を利用してもよい。そうすれば、負圧タンク１１を素早く所望の圧力に到達させることができる。
第５に、本実施形態の車両用補助冷却装置１０によれば、貯水タンク１３と熱交換器１２との間に作動弁３０を設けているので、待機中に、熱交換器１２内も負圧に保っておくことができる。そのため、貯水タンク１３から熱交換器１２側へ吸引する水量を多くすることができ、冷却性能の向上が図れる。また、作動待機状態で既に熱交換器１２が負圧に保たれているので、熱交換器１２への水分の供給が素早く行われ、効き始めが早くなる。

第６に、本実施形態の車両用補助冷却装置１０によれば、熱交換器１２と貯水タンク１３との間に設けてあるため、事前に熱交換器１２も負圧に保っておくことができるので好ましい。なお、本発明では、作動弁３０は、熱交換器１２と負圧タンク１１の間に設けることも可能である。

第７に、本実施形態の車両用補助冷却装置１０によれば、噴霧手段としてのオリフィス３１を介することにより、熱交換器１２に噴霧状態で水分を供給することができるので、熱交換器１２の冷却性能を高く維持することができる。

なお、本発明では、噴霧手段としてのオリフィス３１は作動弁３０に設けておいてもよし、効率が若干落ちることを許せば、オリフィス３１は必ずしも設けなくてもよい。また、オリフィス３１に水だけではなく、空気と水を混合したものを流すと、蒸発効率を上げられる可能性もある。

また、本発明では、作動トリガー信号としては、ドアオープン信号を利用する以外に、エンジンの始動時の信号や、別途設けたスイッチを乗員が操作することによって発生する信号を利用してもよい。

また、上記実施形態では、熱交換器１２を車両天井部５２に配置した場合を示したが、本発明ではインストルメントパネルに配置してもよいし、それら両方に配置してもよい。また、天井やインストルメントパネルだけでなく、他の物（電装品など）の近傍に配置してもよい。

本発明の実施形態の機械的な概略構成を示すブロック図である。本発明の実施形態の車両用補助冷却装置の主要素が実際の車両上においてどのような位置に装備されるかを示すレイアウト図である。本発明の実施形態の電気的な概略構成を示すブロック図である。図３の制御装置が行う処理の内容を示すフローチャートである。図３の制御装置が行う別の処理の内容を示すフローチャートである。

符号の説明

１１負圧タンク
１２熱交換器
１３貯水タンク
２１負圧源
２３圧力調整弁
２８排水弁
３０作動弁
３１オリフィス（噴霧手段）
４１エバポレータ
４０車両用空調装置
５２車両天井部

Claims

車両用空調装置（４０）のエバポレータ（４１）の凝縮水を貯える貯水タンク（１３）と、
負圧源（２１）に接続されて内部に負圧を貯える負圧タンク（１１）と、
該負圧タンク（１１）と前記貯水タンク（１３）との間に接続され、車両上の温度上昇部位に配された熱交換器（１２）と、
前記貯水タンク（１３）から前記負圧タンク（１１）までの経路に設けられた作動弁（３０）と、
を備えたことを特徴とする車両用補助冷却装置（１０）。
請求項１に記載の車両用補助冷却装置であって、
前記負圧源（２１）と負圧タンク（１１）との間に圧力調整弁（２３）を設けたことを特徴とする車両用補助冷却装置（１０）。
請求項１または２に記載の車両用補助冷却装置であって、
前記負圧タンク（１１）に溜まった水を排水する排水弁（２６）を設けたことを特徴とする車両用補助冷却装置（１０）。
請求項１〜３のいずれかに記載の車両用補助冷却装置であって、
前記負圧源（２１）が、バキュームポンプであることを特徴とする車両用補助冷却装置（１０）。
請求項１〜３のいずれかに記載の車両用補助冷却装置であって、
前記負圧源（２１）が、エンジンの吸気ポートにつながる吸気通路であることを特徴とする車両用補助冷却装置（１０）。
請求項１〜５のいずれかに記載の車両用補助冷却装置であって、
前記貯水タンク（１３）と前記熱交換器（１２）との間に前記作動弁（３０）が設けられていることを特徴とする車両用補助冷却装置（１０）。
請求項１〜６のいずれかに記載の車両用補助冷却装置であって、
前記作動弁（３０）が噴霧手段（３１）を備えることを特徴とする車両用補助冷却装置（１０）。
請求項１〜６のいずれかに記載の車両用補助冷却装置であって、
前記作動弁（３０）と前記熱交換器（１２）との間に噴霧手段（３１）を備えることを特徴とする車両用補助冷却装置（１０）。
請求項１〜８のいずれかに記載の車両用補助冷却装置であって、
前記熱交換器（１２）が車体天井部（５２）に配置されていることを特徴とする車両用補助冷却装置（１０）。
請求項１〜８のいずれかに記載の車両用補助冷却装置であって、
前記熱交換器（１２）が車体インストルメントパネルに配置されていることを特徴とする車両用補助冷却装置（１０）。