JP2007518618A - 車両用の空気調和装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、電気駆動圧縮器（２）と、凝縮器（４）と、膨張弁（１０）と、潜熱蓄熱器（１２）とを含む冷却回路（１）を備える、自動車両用の空気調和装置に関する。熱は冷却回路（１）によって潜熱蓄熱器（１２）から除去され、これは潜熱蓄熱器（１２）の給気と呼ばれる。この装置はまた、空気を冷却する手段を備えており、その手段は、熱が前記空気から除去され、潜熱蓄熱器（１２）に供給されるように構成されている。したがって、費用効果が高く効率的な空気調和装置を、特に車両が停止しているときに使用することができる。

Description

本発明は、圧縮器と、凝縮器と、膨張弁と、その熱を冷媒回路によって奪うことができる潜熱蓄冷器とを備える冷媒回路を有する、車両用の空気調和装置に関する。

この熱の奪取は給気と呼ばれる。さらに、この空気調和装置は空気を冷却する手段を備え、その手段は、空気から熱が奪われ、その熱が潜熱蓄冷器に供給されるように形成されている。この熱の供給は排気と呼ばれる。特に、このような空気調和装置は貨物自動車に使用される。特に、これは貨物自動車において停止時空気調和装置として使用される。

圧縮器と、液化器と、蓄熱器と、少なくとも１台の氷蓄熱装置とを備える冷媒回路を有する、車両用の停止時空気調和装置が、ＤＥ １９８ ５２ ６４１ Ｃ１により知られている。氷蓄熱装置は、膨張機関を備える気化器と、その気化器を囲繞する氷蓄熱器とからなる。さらに、膨張機関を備える付加的な気化器が少なくとも１台の氷蓄熱装置に並列に接続され、ここで、冷媒がこの付加的な気化器を介して流れるか、または氷蓄熱装置の気化器を介して流れるかを、それぞれの切換弁によって制御することができる。圧縮器は、車両の駆動モータによって機械的に駆動され、ファンベルトを介して磁気クラッチによってその駆動モータに結合することができる。

本発明の目的は、車両の停止運転時に車両を冷房するようになされた小型の空気調和装置を提供することである。

この目的は、独立請求項の特徴により解決される。本発明のさらなる有利な構成は、独立請求項の主題である。

本発明は、電気駆動圧縮器と、凝縮器と、膨張弁と、その熱が冷媒回路によって奪われる潜熱蓄冷器とを備える第１冷媒回路を有すると共に、空気から熱が奪われ、その熱が潜熱蓄冷器に供給されるように形成された、空気を冷却する手段を有する、車両用の空気調和装置を特徴とする。電気駆動圧縮器によって、圧縮器の出力は、車両の駆動軸の回転速度から独立して調整することができ、また圧縮器には、必要に応じて、車両の駆動装置から独立して電気的エネルギーを供給することができる。それによって、暑さが極度である間にも簡潔な方式で潜熱蓄冷器から所定の熱量を奪うことができる。

その圧縮器が、車両の駆動軸によって、たとえばクランク軸によって駆動される、より一般的な空気調和装置が車両内に配設される場合、空気調和装置の潜熱蓄冷器の給気はまた、その一般的な空気調和装置の圧縮器がその最大能力で操作されると、直ちに達成することができる。

潜熱蓄冷器は、極めて高度かつ特異な冷却能力を特徴とする。これは、空気調和装置を非常に小型に形成することができるという利点を有する。特に、駆動軸が回転していない車両の停止運転において、大量の熱を空気から奪うことができる。

本発明の有利な一構成においては、空気調和装置は、ポンプと、潜熱蓄冷器と、それによって空気から熱が奪われ、次いでその熱が潜熱蓄冷器に供給される熱交換器とを備える冷媒回路を有している。これは、熱交換器が車両内のいかなる位置にも配設することができるという利点を有する。

本発明のさらなる有利な一構成においては、熱交換器を介した空気の流れに作用し、同時に加熱要素を介した空気の流れに作用する送風器が熱交換器に割り当てられている。これは、一方では空気の冷却に、他方では空気の加熱に必要な送風器が１台のみになるという利点を有する。

特にこれは、燃料加熱装置によって加熱することができる加熱要素が、それを介して流体が流れる加熱熱交換器であるときに有利である。加熱要素がそのような方式で形成されていると、極めて高度な加熱力が実現する。

本発明のさらに有利な一構成においては、潜熱蓄冷器は、冷却するべき空気が潜熱蓄冷器を介して流れ、同時に潜熱蓄冷器によって冷却されるように配設される。したがって、空気調和装置は極めて小型に形成することができる。このため、これは、冷媒回路が複数の潜熱蓄冷器を備える場合に極めて有利である。したがって、車両の多数の位置における冷房を達成することができる。特にこれは、運転者の区画に加えて、その区画とは個別に形成された寝室／居間区画を有する貨物自動車において有利である。

本発明のさらなる有利な一構成においては、燃焼機関の駆動装置の駆動軸によって駆動され、それによって電気駆動圧縮器の電気的エネルギーを供給する発電機が、空気調和装置に割り当てられる。このようにして、電気駆動圧縮器は、運転動作中に高い出力で動作させることができる。

本発明の実施形態を概略的な図面に基づいて例示する。

すべての図面において、同じ構造および機能の要素は同じ参照符号で識別される。

空気調和装置（図１）は、車両に、特に貨物自動車に配設される。これは、電気駆動圧縮器２と、凝縮器用送風器６が割り当てられた凝縮器４と、蓄熱器８と、膨張弁１０と、潜熱蓄冷器１２とを備える冷媒回路１を有している。

膨張弁１０は、制御することができるが、あるいは単に流れレストリクタとして形成することもできる。圧縮器２は、その出力部が第１のライン１４を介して凝縮器４に接続されており、凝縮器４は、その出力部が第２のライン１６を介して畜熱器８に接続されており、畜熱器８はまた、好ましくは乾燥器を備えている。蓄熱器８は第３のライン１８を介して膨張弁１０に接続されており、膨張弁１０は、その出力部が第５のライン２２を介して潜熱蓄冷器に接続されている。潜熱蓄冷器１２は、その出力部が第５のライン２２を介して圧縮器２の入力部に接続されている。電気駆動圧縮器２は好ましくは、車両の駆動装置２８の駆動軸２６によって駆動される発電機２４から電気的エネルギーを供給される。たとえば、駆動装置２８は燃焼機関とすることができる。ただし、電気駆動圧縮器はまた、その他の方法で、たとえば燃料電池または電気的エネルギーを出力する蓄電池などの任意の要素によって、電気的エネルギーの供給を受けることもできる。さらに、電気駆動圧縮器は、例として列挙した要素を任意に組み合わせたものから、電気的エネルギーの供給を受けることもできる。これらの要素をそれぞれ考慮（ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｉｎｇ）することにより、電気駆動圧縮器２は、潜熱蓄冷器１２から所望の熱量を奪うために、極限の動作条件下でも十分な電力で動作することができる。

電気駆動圧縮器２の動作中には、たとえばＲ１３４ａまたはＣＯ_２とすることもできる冷媒が圧縮され、それによってその温度が上昇する。凝縮器４は、凝縮器４を介して流れる空気によって冷媒から熱が奪われるように、凝縮器用送風器６と協働して形成されている。

このようにして冷却されかつ液化した冷媒はさらに、第２のライン１６を介して蓄熱器８に流れ、そこから第３のライン１８を介して膨張弁１０に流れ、膨張弁１０によってより低い圧力に膨張し、そこで冷媒の温度が著しく低下する。続いて冷媒は潜熱蓄冷器１２に流れ、ここで気化することによって蓄冷媒体から熱を奪う。次いで再びガス状となる冷媒はさらに、第５のライン２２を介して電気駆動圧縮器２に流れ、ここで再び圧縮される。

潜熱蓄冷器１２の高度で特異な冷却能力は、液体状態から固体状態への相転移が発生するように、潜熱蓄冷器内の蓄冷媒体が冷媒によってエネルギーを奪われることによるものである。したがって、潜熱蓄冷器を小型に形成することができる。さらには、潜熱蓄冷器を安価に生産することができる。

冷媒がＣＯ_２であるときには、凝縮器４がガスクーラであり、ライン１８、２２が内部熱交換器内で互いに接触し、蓄熱器がライン２２に配設されていることが好ましい。

空気調和装置は、熱交換器３２と、ポンプ３４と、潜熱蓄冷器１２とを有する冷媒回路３０を備えている。潜熱蓄冷器１２は、第６のライン３６を介して熱交換器３２に接続されており、熱交換器３２の出力部は、第７のライン３８を介してポンプ３４の入力部に接続されている。ポンプ３４は、その出力部が第８のライン４０を介して潜熱蓄冷器１２に接続されている。

好ましくは、ポンプ３４は電気的に駆動され、たとえば、それに必要な電気的エネルギーを蓄電池（図示せず）から取得することができる。ポンプ３４は潜熱蓄冷器１２を介して冷媒回路の冷媒を押し出し、ここで潜熱蓄冷器１２は熱を供給され、このようにして冷却される。冷却された冷媒は次いで、第６のライン３６を介して熱交換器３２に注がれるか、または流れ込み、熱交換器３２は制御された方式で送風器４２によって空気を供給され、次いでその空気が熱を熱交換器３２に伝達し、それによって冷却され、車両の内部空間の所望の冷却に寄与する。熱交換器３２は、乗員区画の領域内に配設することができ、また車両の寝室または居間室に配設することもできる。流れる空気から伝達された熱は、熱交換器３２内の冷媒を加熱し、それによって、加熱された冷媒は第７のライン３８を介してポンプ３４に流れ、ポンプ３４において潜熱冷媒器１２に再び押し出される。

電気駆動圧縮器２は車両の運転動作中に作動され、それによって、潜熱蓄冷器１２から熱が奪われることが好ましい。車両の停止運転中には、圧縮器２２は作動されないか、またはせいぜい低電力で作動されることが好ましい。停止運転において、ポンプ３４は、要求される冷却力に依存して駆動され、したがって空気は車両内で冷媒回路３０によって冷却される。

本発明の第２の実施形態（図２）においては、加熱熱交換器４４である加熱要素がさらに設けられており、ここで流体、好ましくは水グリコール混合物が加熱熱交換器を介して流れており、この流体は燃料加熱装置４６によって加熱することができ、第９のライン４８を介して熱交換器４４に供給される。加熱熱交換器４４は、送風器４４がさらに、加熱熱交換器４４を介して流れる空気を制御するように配設されている。したがって、単純に１台の送風器４４で、加熱熱交換器４４を介して流れる空気と熱交換器３２を介して流れる空気の双方を制御することができる。

空気調和装置の第３の実施形態（図３）においては、たとえばＰＴＣ抵抗要素として形成することができ、それによって電気的エネルギーを熱に変換する空気加熱要素５０が設けられており、この空気加熱要素５０は、空気加熱要素５０の近傍を流れる空気の量が送風器４２によって制御されるように配設されている。たとえば、空気加熱要素５０は、燃料空気加熱装置として形成することができる。

空気調和装置の第４の実施形態（図４）においては、送風器４２が、潜熱蓄冷器１２に割り当てられ、冷却するべき空気が潜熱蓄冷器を介して流れるか、または潜熱蓄冷器に割り当てられた冷却フィンの近傍を流れ、それによって熱を潜熱蓄冷器１２に伝達し、それによって冷却されるように制御を行う。このようにして空気調和装置は、冷媒回路３０を省略することができるため、極めて小型に形成することができ、これは、特に車両の複数の位置で空気の冷却が達成されなければならないとき、空気調和装置が複数の潜熱蓄冷器１２を備える状況において有利である。この複数の潜熱蓄冷器１２は、車両の個別の位置に配置することができ、たとえば、貨物自動車内の潜熱蓄冷器１２が乗員区画に配設でき、さらなる潜熱蓄冷器１２が乗員区画とは分離して形成された寝室および／または居間室に配設することができる。

空気調和装置の第４の実施形態においては、燃料加熱装置４６と加熱熱交換器４４または図２および３の実施形態による空気加熱要素５０とが存在することも可能である。

空気調和装置の第５の実施形態（図５）においては、燃料加熱装置４６が冷媒回路３０のバイパス４８に配設されている。空気調和装置の第６の実施形態においては、燃料加熱装置４６が第６のライン３６に結合されている。

空気調和装置の第１の実施形態を示す図である。 空気調和装置の第２の実施形態を示す図である。 空気調和装置の第３の実施形態を示す図である。 空気調和装置の第４の実施形態を示す図である。 空気調和装置の第５の実施形態を示す図である。 空気調和装置の第６の実施形態を示す図である。

Claims (7)

1. 電気駆動圧縮器（２）と、凝縮器（４）と、膨張弁（１０）と、そこから冷媒回路（１）によって熱が奪われる潜熱蓄冷器（１２）とを備える冷媒回路（１）を有し、空気から熱が奪われ、かつその熱が前記潜熱蓄冷器（１２）に供給されるように形成された、空気を冷却する手段を有する車両用空気調和装置。
2. 前記空気を冷却する手段が、ポンプ（３４）と、前記潜熱蓄冷器（１２）と、それによって熱が前記空気から奪われ、次いで前記空気が前記潜熱蓄冷器（１２）に供給される熱交換器（３２）とを備える冷媒回路（３０）を備える、請求項１に記載の空気調和装置。
3. 送風器（３２）が、前記熱交換器（３２）を介した空気の流れに作用し、同時に加熱要素を介した前記空気の流れに作用する前記熱交換器（３２）に割り当てられている、請求項２に記載の空気調和装置。
4. 前記加熱要素が加熱熱交換器（４４）であり、そこで、燃料加熱装置（４６）によって加熱することができる流体が前記加熱熱交換器（４４）を介して流れる、請求項３に記載の空気調和装置。
5. 前記潜熱蓄冷器（１２）が、冷却するべき前記空気が前記潜熱蓄冷器（１２）を介して流れ、このようにして冷却されるように配設される、請求項１に記載の空気調和装置。
6. 前記冷媒回路（１）が複数の潜熱蓄冷器（１２）を備える、請求項５に記載の空気調和装置。
7. 前記車両の駆動装置（２８）の駆動軸（２６）によって駆動され、それによって前記電気駆動圧縮器（２）を駆動するための電気的エネルギーを提供する発電機（２４）が割り当てられた、前記請求項のいずれかに記載の空気調和装置。

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