JP2007045389A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トラック等の車両用空調装置において、夜間の仮眠等の際に空調を利用するときに、エンジンをかけなくても済むことを可能とし、かつ、この制御を簡単な構造、簡単な制御にて行うことを可能とした車両用空調装置を提供する。
【解決手段】冷凍サイクル中に設けられる圧縮機として、車両走行用のエンジンを駆動源とする第１圧縮機構と内蔵された電動モータを駆動源とする第２圧縮機構とが一体的に組み込まれたハイブリッド圧縮機を用いた車両用空調装置であって、エンジン停止中に前記モータによる駆動のみで圧縮機を駆動し空調装置を運転可能な運転制御モードが設けられていることを特徴とする車両用空調装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両用空調装置に関し、とくに、トラックやバス、バンなどの車両における、仮眠等のためにエンジン停止して停車中の空調について最適な制御を行うことが可能な車両用空調装置に関する。

例えばトラックの空調装置用の圧縮機には、通常、エンジンの動力により動作するベルト駆動の圧縮機が用いられているため、夜間の仮眠等の際に空調を利用しようとすると、エンジンをかけて使用しなくてはならない。

一方、圧縮機をエンジンの動力で駆動するとともに、エンジン停止時にバッテリ残量に余裕がある場合には補助モータで圧縮機を駆動できるようにした、ハイブリッド車両における空調制御装置も知られている（特許文献１）。しかし、この空調制御装置は、圧縮機を、外部モータである補助モータで駆動できるようにして、圧縮機をエンジンか補助モータのいずれかで駆動するようにしたものであり、基本的に、本願発明におけるように、エンジンを駆動源とする第１圧縮機構と、内蔵電動モータを駆動源とする第２圧縮機構とが、一体的に組み込まれたハイブリッド圧縮機を用いたものではない。
特許第３１８０５０６号公報

上記のように、通常のトラック等においては、車両停車中の空調利用のためには、エンジンをかけなければならない。エンジンをかけると排気ガスが放出されてしまい、環境保護等の面からは好ましいものではない。また、仮眠中等の空調運転については、エンジン騒音が問題となるおそれもある。さらに、エンジン以外の動力源を別に設けた空調装置を搭載しようとすると、装置が複雑になるという問題がある。

そこで本発明の課題は、このような現状に鑑み、とくにトラック等の車両用空調装置において、夜間の仮眠等の際に空調を利用するときに、エンジンをかけなくても済むことを可能とし、かつ、この制御を簡単な構造、簡単な制御にて行うことを可能とした車両用空調装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る車両用空調装置においては、まず、冷凍サイクル中に設けられる圧縮機としてハイブリッド圧縮機を使用することを前提としている。すなわち、本発明に係る車両用空調装置は、冷凍サイクル中に設けられる圧縮機として、車両走行用のエンジンを駆動源とする第１圧縮機構と内蔵された電動モータを駆動源とする第２圧縮機構とが一体的に組み込まれたハイブリッド圧縮機を用いた車両用空調装置であって、エンジン停止中に前記モータによる駆動のみで圧縮機を駆動し空調装置を運転可能な運転制御モードが設けられていることを特徴とするものからなる。

この車両用空調装置においては、上記モータに給電する電源が車両搭載のバッテリからなる形態とすることができる。この場合、バッテリの容量が予め定められた一定値以下になったとき、バッテリ充電のためにエンジンが自動始動されることが好ましい。バッテリの充電が終了すると、エンジンは自動停止させればよい。つまり、エンジン停止中にあって、空調を行う際に、バッテリの充電が必要な場合にのみエンジンが始動される。

また、前記モータに給電する電源が外部商用電源からなり、該外部商用電源への接続手段を有する形態とすることができる。この場合、モータ駆動装置内に、外部商用電源からの交流を直流に変換する変換装置が設けられていることが好ましい。外部商用電源を利用する場合、エンジンを起動させる必要は全く無くなる。

上記車両用空調装置に使用されるハイブリッド圧縮機は、第１圧縮機構および第２圧縮機構がスクロール型圧縮機構からなり、両圧縮機構の固定スクロールが背中合わせに配置されている構成を有するものが好ましい。とくに、背中合わせに配置された両固定スクロールが一体形成されたスクロール部材からなるものが好ましい。これによって、ハイブリッド圧縮機自体を小型・軽量のものに構成でき、装置全体を大型化、複雑化することなく本発明の実現が可能になる。

このような本発明に係る車両用空調装置は、トラック、バス、バンのいずれかの車両のキャビン内空調用の装置に適用できる。これらの車両では、前述の如き夜間の仮眠等の際に空調を利用することがあり、本発明に係る車両用空調装置が極めて有用である。

本発明に係る車両用空調装置によれば、夜間の仮眠等の際にも、エンジンをかけずにキャビン内空調を適切に行うことが可能になり、しかも、この空調を簡単な構造、簡単な制御にて行うことが可能となる。

以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係る車両用空調装置に使用されるハイブリッド圧縮機の一例を示している。ハイブリッド圧縮機１はスクロール型の圧縮機からなり、第１圧縮機構２と第２圧縮機構３とを備えている。第１圧縮機構２は、固定スクロール１０と、固定スクロール１０とかみ合って複数対の作動空間（流体ポケット）１２を形成する可動スクロール１１と、可動スクロール１１に係合して可動スクロール１１を旋回運動させる駆動軸１３と、第１駆動源としての車両のエンジンからの駆動力が伝達されるプーリ１４と駆動軸１３との間の駆動力伝達をオン、オフする電磁クラッチ１５と、可動スクロール１１の自転を阻止するボールカップリング１６と、ケーシング１７に形成された吸入ポート１８とを備えている。吸入ポート１８から吸入通路１９を通して吸入室２０へと吸入された被圧縮流体（たとえば、冷媒ガス）は、作動空間１２内に取り込まれ、作動空間１２が体積を減少させつつ固定スクロール１０の中心へ向けて移動されることにより、作動空間１２内の冷媒ガスが圧縮される。固定スクロール１０の中央部には吐出穴２１が形成されており、圧縮された冷媒ガスは吐出穴２１、吐出通路２２、吐出ポート２３を介して外部冷媒回路の高圧側へ流出される。

一方、第２圧縮機構３は、固定スクロール３０と、固定スクロール３０とかみ合って複数対の作動空間（流体ポケット）３２を形成する可動スクロール３１と、可動スクロール３１に係合して可動スクロール３１を旋回運動させる駆動軸３３と、可動スクロール３１の自転を阻止するボールカップリング３４とを備えている。この第２圧縮機構３の駆動軸３３を駆動するために、電動モータ３５が内蔵されている。電動モータ３５は、駆動軸３３に固定された回転子３６と、ステータ３７とを有しており、ステータ３７は、ステータハウジング３８に、または圧縮機ハウジングの一部として形成されたステータハウジング３８に固定されるとともに、電動モータ３５全体がステータハウジング３８内に収納されている。この第２圧縮機構３においては、吸入ポート１８から第１圧縮機構２の吸入室２０へと吸入された被圧縮流体（たとえば、冷媒ガス）が、連通路３９を通して第２圧縮機構３の吸入室４０に吸入され、作動空間３２内に取り込まれ、作動空間３２が体積を減少させつつ固定スクロール３０の中心へ向けて移動されることにより、作動空間３２内の冷媒ガスが圧縮される。固定スクロール３０の中央部には吐出穴４１が形成されており、圧縮された冷媒ガスは吐出穴４１、吐出通路４２を介して外部冷媒回路の高圧側へ流出される。

本実施態様では、第１圧縮機構２の固定スクロール１０と第２圧縮機構３の固定スクロール３０とは背中合わせに配設されており、かつ、両固定スクロール１０、３０は一体化された固定スクロール部材４３として形成されている。

ハイブリッド圧縮機１の第１圧縮機構２のみが稼働される場合には、第２圧縮機構３を駆動する電動モータ３５には電力は供給されず、電動モータ３５は回転しない。従って第２圧縮機構３は作動しない。ハイブリッド圧縮機１が電動モータ３５のみにより駆動される場合には、電動モータ３５がオンされて回転し、電動モータ３５の回転が第２圧縮機構３の駆動軸３３へ伝達され、駆動軸３３により可動スクロール３１が旋回駆動される。このとき、第１圧縮機構２の電磁クラッチ１５には通電されず、第１駆動源としての車両用原動機の回転は第１圧縮機構２へは伝達されない。従って第１圧縮機構２は作動しない。両圧縮機構２、３が同時駆動される場合には、車両用原動機からの駆動力が第１圧縮機構２の可動スクロール１１に伝達されるとともに、電動モータ３５がオンされてその駆動力が第２圧縮機構３の可動スクロール３１に伝達される。

ハイブリッド圧縮機１には、電動モータ３５の端子部５０が設けられており、端子部５０は、電動モータ３５の給電用外部端子５１と電動モータ３５のステータ３７からのワイヤ５２の端部との接続部５３を有している。接続部５３は、ステータハウジング３８に形成され外方に向けて延びる中空突出部５４内に配置されており、給電用外部端子５１は、この中空突出部５４を実質的に密閉可能な蓋５５に取り付けられている。

このようなハイブリッド圧縮機１が、例えば図２に示すように、冷凍サイクル６０中に設けられ、吸入された冷媒がハイブリッド圧縮機１により圧縮されて吐出される。冷凍サイクル６０には、コンデンサ（凝縮器）６１とそのファン（ＦＡＮ）モータ６２、膨張弁６３、エバポレータ（蒸発器）６４とそのファン（ＦＡＮ）モータ６５が設けられている。ＦＡＮモータ６２、６５は、空調制御装置である空調コントローラ６６からの信号により運転が制御されるようになっている。

前述の如く、ハイブリッド圧縮機１は、内蔵電動モータ３５または／およびエンジン６７で駆動できるようになっているが、本実施態様においては、電動モータ３５には、モータ駆動装置６８を介してバッテリ６９から給電されるようになっている。バッテリ６９は、エンジン６７により駆動される発電機７０により充電される。そして本発明で対象とするエンジン６７の停止中の空調時に、バッテリ６９の容量が予め定められた一定値以下になったときには、バッテリ６９の充電のためにエンジン６７が自動始動されるようになっている。バッテリ６９充電が終了すると、エンジン６７は自動停止される。このエンジン６７停止中にモータ３５による駆動のみで圧縮機１を駆動し空調装置を運転可能な運転制御モードが空調コントローラ６６内に設定されている。この制御モードのために、空調コントローラ６６からエンジン６７、モータ駆動装置６８に制御に必要な信号が送られるようになっている。

上記運転制御モードは、例えば図３に示すフローに基づいて制御される。図３に示す制御フローにおいて、まず、上記エンジン停止中に内蔵電動モータによる駆動のみで圧縮機１を駆動し空調装置を運転可能な運転制御モードが選択されると（ステップＳ１）、バッテリ制御が開始される（ステップＳ２）。そのときのバッテリ容量に関するデータ（例えば、バッテリ電圧）が取得され（ステップＳ３）、エンジン停止中か否かが判定される（ステップＳ４）。エンジン停止中の場合には、バッテリ電圧Ｖが充電開始電圧Ｖａよりも低下したか否かが判定され（ステップＳ５）、低下したと判定された場合には、バッテリ充電のためにエンジン６７が始動される（ステップＳ６）。バッテリ電圧Ｖが充電開始電圧Ｖａよりも低下しておらず、十分なバッテリ容量があると判定された場合には、バッテリ制御のフローを終了し、選択されている運転制御モードに基づいて、圧縮機１が内蔵電動モータ３５のみによって駆動され、冷凍サイクル６０が運転されて空調制御が行われる。

ステップＳ４においてエンジン停止中ではないと判定された場合には、バッテリ充電が完了しているか否かが判定され（ステップＳ７）、バッテリ充電が完了している場合にはエンジン６７が停止される（ステップＳ８）。バッテリ充電が完了していない場合には、バッテリ制御のフローを終了し、エンジン運転が続行され、バッテリ充電が、本制御モードに必要な充電量になるまで続行される。

このように、上記空調制御モード実行に必要なバッテリ充電量が確保され、本制御モードに基づいて、基本的にエンジン停止状態にて内蔵電動モータ３５のみによってハイブリッド圧縮機１が駆動され、目標とする空調運転が行われる。

エンジン６７が停止した状態での空調運転であるから、排気ガスの放出がなく、環境的に好ましい運転となり、しかもエンジン騒音がなく、静かな空調運転となる。したがって、仮眠中等の空調として最適な運転が可能となる。このような望ましい空調運転およびその制御が、簡単な構造、簡単な制御にて実現できることになる。

上記実施態様では、内蔵電動モータ３５にはバッテリ６９から給電されるようになっていたが、モータ３５に給電する電源として外部商用電源を用いることも可能である。例えば図４に別の実施態様を示すように、外部商用電源８０から接続手段８１、モータ駆動装置６８を介してハイブリッド圧縮機１のモータ３５に給電することが可能である。この場合、モータ駆動装置６８内に、外部商用電源８０からの交流を直流に変換する変換装置が設けられていることが好ましい。

このような構成とすれば、接続手段８１（例えば、コンセント形式の接続手段）を単に外部商用電源８０に接続するだけで、ハイブリッド圧縮機１の内蔵電動モータ３５への給電が可能になり、エンジン停止状態を継続させたまま（つまり、エンジンを全く起動することなく）、仮眠中等における、エンジン騒音がなく、静かな空調運転が可能となる。

本発明に係る車両用空調装置は、トラック等の貨物車両のキャビン内空調用に、あるいはバスやバン等の、トラック等と同様に仮眠時等の空調が望まれる車両の空調用に好適なものである。

本発明の一実施態様に係る車両用空調装置に使用されるハイブリッド圧縮機の一例を示す縦断面図である。 本発明の一実施態様に係る車両用空調装置の概略構成図である。 図３の装置におけるバッテリ制御の一例を示す制御フロー図である。 本発明の別の実施態様に係る車両用空調装置の概略構成図である。

符号の説明

１ ハイブリッド圧縮機
２ 第１圧縮機構
３ 第２圧縮機構
１０、３０ 固定スクロール
１１、３１ 可動スクロール
１２、３２ 作動空間
１３、３３ 駆動軸
１５ 電磁クラッチ
１８ 吸入ポート
２０、４０ 吸入室
２１、４１ 吐出穴
２２、４２ 吐出通路
３５ 電動モータ
３６ 回転子
３７ ステータ
３８ ステータハウジング
３９ 連通路
４３ 固定スクロール部材
５０ 端子部
５１ 給電用外部端子
５２ ステータからのワイヤ
５３ 接続部
５４ 中空突出部
６０ 冷凍サイクル
６１ コンデンサ
６２、６５ ファンモータ
６３ 膨張弁
６４ エバポレータ
６６ 空調コントローラ
６７ エンジン
６８ モータ駆動装置
６９ バッテリ
７０ 発電機
８０ 外部商用電源
８１ 接続手段

Claims (8)

1. 冷凍サイクル中に設けられる圧縮機として、車両走行用のエンジンを駆動源とする第１圧縮機構と内蔵された電動モータを駆動源とする第２圧縮機構とが一体的に組み込まれたハイブリッド圧縮機を用いた車両用空調装置であって、エンジン停止中に前記モータによる駆動のみで圧縮機を駆動し空調装置を運転可能な運転制御モードが設けられていることを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記モータに給電する電源が車両搭載のバッテリからなる、請求項１に記載の車両用空調装置。
3. 前記バッテリの容量が予め定められた一定値以下になったとき、バッテリ充電のためにエンジンが自動始動される、請求項２に記載の車両用空調装置。
4. 前記モータに給電する電源が外部商用電源からなり、該外部商用電源への接続手段を有する、請求項１に記載の車両用空調装置。
5. モータ駆動装置内に、外部商用電源からの交流を直流に変換する変換装置が設けられている、請求項４に記載の車両用空調装置。
6. 前記ハイブリッド圧縮機の第１圧縮機構および第２圧縮機構がスクロール型圧縮機構からなり、両圧縮機構の固定スクロールが背中合わせに配置されている、請求項１〜５のいずれかに記載の車両用空調装置。
7. 背中合わせに配置された両固定スクロールが一体形成されたスクロール部材からなる、請求項６に記載の車両用空調装置。
8. トラック、バス、バンのいずれかの車両のキャビン内空調用の装置からなる、請求項１〜７のいずれかに記載の車両用空調装置。

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