JP2008247198A - 車載空調システム - Google Patents

Abstract

【課題】空調の効率を高くすることができ、炭酸ガスが発生するのを防止することができるようにする。
【解決手段】圧縮機１２、凝縮器１３及び蒸発器１５を備えた冷凍システム１１と、筐体２３内に相変化をする蓄熱媒体を収容し、蒸発器１５の冷媒管２６及び空気チューブ４１が貫通させられる熱交換部３８と、熱交換部３８と車室内とを連結するマニホルドと、圧縮機１２と接続され、施設の電源設備と車両とを連結するための連結要素とを有する。連結要素によって、施設の電源設備と車両とを連結した状態で、電源設備の電力を利用して熱交換部３８を蓄冷し、車両を走行させる場合に、蓄冷された冷熱を利用することによって車室内を空調することができるので、その間、空調を行うために冷凍システム１１を駆動する必要がない。
【選択図】図１

Description

本発明は、車載空調システムに関するものである。

従来、車両にはエアコンが搭載され、外気温が高い場合に、エンジンのトルク、すなわち、エンジントルクを圧縮機に伝達し、前記エアコンを作動させ、車室内を空調し、所定の温度に維持するようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平６−２７０６４５号公報

しかしながら、前記従来の車両においては、通勤、通学等の場合、一般的に、車両を走行させる距離は、片道５〜１５〔ｋｍ〕程度であり、車両を走行させる時間は、片道２０〜３０〔分〕であって短く、これを月曜日から金曜日まで繰り返すことになる。また、通勤時間帯、通学時間帯等においては、交通渋滞が発生する可能性が高く、交通渋滞下においてエンジンをアイドル回転速度の近傍の回転速度で回転させながら車両を走行させると、空調に必要なエンジン回転速度が得られるようにアイドリング回転速度を高くする制御が行われる機会が多くなる。したがって、空調の効率は極めて低く、しかも、多くの炭酸ガスを発生させてしまう。

本発明は、前記従来の車両の問題点を解決して、空調の効率を高くすることができ、炭酸ガスが発生するのを防止することができる車載空調システムを提供することを目的とする。

そのために、本発明の車載空調システムにおいては、圧縮機、凝縮器及び蒸発器を備えた冷凍システムと、筐体内に相変化をする蓄熱媒体を収容し、前記蒸発器の冷媒管及び空気チューブが貫通させられる熱交換部と、該熱交換部と車室内とを連結するマニホルドと、前記圧縮機と接続され、施設の電源設備と車両とを連結するための連結要素とを有する。

本発明によれば、車載空調システムにおいては、圧縮機、凝縮器及び蒸発器を備えた冷凍システムと、筐体内に相変化をする蓄熱媒体を収容し、前記蒸発器の冷媒管及び空気チューブが貫通させられる熱交換部と、該熱交換部と車室内とを連結するマニホルドと、前記圧縮機と接続され、施設の電源設備と車両とを連結するための連結要素とを有する。

この場合、連結要素を介して施設の電源設備と車両とを連結した状態で、電源設備の電力を利用して熱交換部を蓄冷し、車両を走行させる場合に、蓄冷された冷熱を利用することによって車室内を空調することができるので、その間、空調を行うために冷凍システムを駆動する必要がない。したがって、空調の効率を高くすることができ、炭酸ガスを発生させるのを抑制することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この場合、車室内を空調するための車載空調システムについて説明する。

図１は本発明の第１の実施の形態における車載空調システムの概念図である。

図において、１０は車両に搭載された空調装置であり、該空調装置１０は、圧縮式の冷凍システム１１、及び車室内の空気を取り込み、前記冷凍システム１１を利用して冷却し、その後、車室内に排出する空気循環系２０を有する。

前記凍システム１１は、冷媒を圧縮する圧縮機１２、熱伝導性材料によって形成され、圧縮された冷媒を冷却して凝縮させる凝縮器１３、冷媒を絞るための絞り１４、及び熱伝導性材料によって形成され、絞り１４を通過した冷媒を膨張させて蒸発させる蒸発器１５を有する。前記凝縮器１３に隣接させて第１のファンとしての凝縮器用ファン２１が配設され、該凝縮器用ファン２１を作動させることによって、凝縮器１３より前方（図において左方）の空気を吸引し、凝縮器１３に送り、凝縮器１３を冷却することができる。

また、前記空気循環系２０は、車室内の空気を取り込むための第１のマニホルドとしての空気導入マニホルド３７、該空気導入マニホルド３７と接続され、取り込まれた空気を前記冷凍システム１１によって冷却するための熱交換部３８、及び該熱交換部３８と接続され、冷却された空気を車室内に排出する第２のマニホルドとしての空気排出マニホルド３９を備える。前記空気導入マニホルド３７は車室に開口する図示されない空気導入ダクトと連結され、空気導入マニホルド３７内における空気導入ダクト側に、断熱材によって形成された開閉弁４７が、空気導入マニホルド３７内における下端に、前記熱交換部３８で空気が冷却される際に凝縮した水、すなわち、凝縮水を排出するためのドレンバルブ５０が配設される。また、前記空気排出マニホルド３９は車室に開口する図示されない空気排出ダクトと連結され、空気排出マニホルド３９内に、熱交換部３８の直上に、断熱材によって形成された開閉弁４８が、該開閉弁４８より空気排出ダクト側に、第２のファンとしての空調用ファン４９が配設される。該空調用ファン４９を作動させることによって、空気排出マニホルド３９内の空気を吸引し、空気排出ダクトに送る。

なお、該空気排出ダクトには、図示されないヒータが配設され、該ヒータに、図示されないエンジンを冷却するのに伴って加熱された冷却水が送られ、必要に応じて空気を加熱する。したがって、冷凍システム１１を停止させた状態でヒータによって空気を加熱し、車室内を暖房することができる。また、前記圧縮機１２として可逆式の圧縮機を使用し、冷凍システム１１をヒートポンプ式の冷凍システムとして機能させることによって空気を加熱し、車室内を暖房することができる。

前記熱交換部３８は、箱状の形状を有し、前記空気導入マニホルド３７と対向する端面ｓ１及び空気排出マニホルド３９と対向する端面ｓ２を備えた樹脂製の筐体２３、並びに前記端面ｓ１、ｓ２間で筐体２３を貫通させて形成され、熱伝導性材料によって形成される複数の空気チューブ４１を備える。前記筐体２３は、二重壁構造を有し、内側ケース３３及び外側ケース３４を備え、前記内側ケース３３と外側ケース３４との間に断熱部としての真空層３５が形成される。該真空層３５内に断熱材を充填することができる。また、前記各空気チューブ４１は、パイプ４３及び該パイプ４３の軸方向における複数箇所において、パイプ４３の径方向外方に向けて突出させて配設された複数のフィン４４を備え、前記パイプ４３内に空気流路が形成される。

ところで、前記熱交換部３８は蓄冷装置として機能し、前記筐体２３内の空間２９には、液相と固相との間で相変化をする蓄熱媒体としての水が収容されるとともに、熱伝導性材料によって形成される蒸発器１５が配設される。該蒸発器１５は、空間２９内において蛇（だ）行させて配設された冷媒管２６、及び該冷媒管２６の軸方向における複数箇所において、冷媒管２６の径方向外方に向けて突出させて配設された複数のフィン２７を有し、前記冷媒管２６内に冷媒流路が形成される。

そして、前記空間２９内における蒸発器１５の周辺には、熱伝導性材料、例えば、カーボン繊維網によって形成される網目状のマトリックス３１が、前記冷媒管２６及びフィン２７、並びにパイプ４３及びフィン４４と接触させて配設される。そして、水とマトリックス３１、冷媒管２６及びフィン２７、並びにパイプ４３及びフィン４４との間の熱伝達を良好にするために、カーボン等の熱伝導性材料によって形成された図示されない微粒子が水内に、顕濁微粒子としての浮遊させられる。微粒子は沈殿せず、浮遊状態を維持するので、熱伝達性を良好にすることができる。また、マトリックス３１は、水が氷になり、体積が膨張したときに、筐体２３に応力が加わるのを防止する。

前記水は、蒸発器１５によって冷却されて氷になり、空気チューブ４１内を流れる空気によって加熱されて水になる。なお、水が氷になると体積が膨張するので、水の状態で、空間２９内に水の容積に対して１５〔％〕程度の容積の隙（すき）間が形成される。また、空間２９内の圧力を調整するために、前記隙間に臨ませて圧力調整弁５１が配設され、該圧力調整弁５１は、空間２９内の圧力が閾（しきい）値を超えると、筐体２３内の圧力を逃がす。

また、５４は、車載空調システムの全体の制御を行う制御装置であり、該制御装置５４は、演算装置としての図示されないＣＰＵ、記憶装置としてのメモリ等を備え、ＣＰＵは、所定のプログラム、データ等に基づいて各種の演算を行い、コンピュータとして機能する。そして、５５は空間２９内の所定の箇所、本実施の形態においては、蓄冷温度を表す空気チューブ４１の近傍の温度Ｔｉを検出する蓄冷温度検出部としての温度センサであり、該温度センサ５５によって検出された温度に基づいて、車載空調システムの運転が制御される。

ところで、前記圧縮機１２は電動式の圧縮機であり、圧縮機１２を駆動するために、インバータ５６が配設される。該インバータ５６は、複数の、例えば、６個のスイッチング素子としての図示されないトランジスタを備え、該各トランジスタは、一対ずつユニット化されて各相のトランジスタモジュール（ＩＧＢＴ）を構成し、第１の電源としてのバッテリ５８と接続される。そして、前記制御装置５４からインバータ５６に駆動信号が送られると、インバータ５６において各トランジスタが選択的にオン・オフさせられ、バッテリ５８からの直流の電流（以下「直流電流」という。）に基づいて、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の３相の交流の電流（以下「交流電流」という。）が発生させられ、圧縮機１２に送られ、圧縮機１２が駆動される。

ところで、このような車両においては、冷凍システム１１を運転するために、バッテリ５８の電力のほかに、自宅、勤務先等の電源設備がある施設の電力を使用することができるようになっている。そのために、車両には、バッテリ５８と並列に、変換器としてのＡＣ／ＤＣコンバータ６１がインバータ５６と接続され、前記ＡＣ／ＤＣコンバータ６１に第１の連結要素としてのプラグ６２等が接続される。また、前記施設の電源設備には第２の連結要素としての図示されないコンセントが配設され、前記プラグ６２をコンセントに差し込むことによって、電源設備と車両とを連結することができる。なお、自宅においては、安価な深夜電力を利用するのが好ましい。

そして、制御装置５４からインバータ５６に駆動信号が送られると、インバータ５６において各トランジスタが選択的にオン・オフさせられ、ＡＣ／ＤＣコンバータ６１からの直流電流に基づいて、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の３相の交流電流が発生させられ、圧縮機１２に送られ、圧縮機１２が駆動される。

また、前記電源設備と車両とを連結した状態で、電源設備から供給された電力によってバッテリ５８を充電することができる。

次に、前記構成の車載空調システムの動作について説明する。

図２は本発明の第１の実施の形態における車載空調システムの蓄冷ステージの動作を示すフローチャート、図３は本発明の第１の実施の形態における車載空調システムの走行ステージの動作を示すフローチャートである。

まず、車載空調システムの蓄冷ステージの動作について説明する。

運転者が車両を前記電源設備のある施設の駐車場に駐車させ、プラグ６２をコンセントに差し込むと、電源設備と車両とが連結され、制御装置５４において、前記ＣＰＵの電力系切替処理手段は、電力系切替処理を行い、図示されない切替回路を作動させ、バッテリ５８からの電力供給を、施設の電源設備からの電力供給に切り替える。

続いて、前記ＣＰＵの冷凍システム駆動制御処理手段は、冷凍システム駆動制御処理を行い、開閉弁４７、４８を閉鎖し、凝縮器用ファン２１を作動させ、電源設備から供給された電力によって冷凍システム１１を駆動する。そのために、前記冷凍システム駆動制御処理手段は、インバータ５６に駆動信号を送り、インバータ５６はＡＣ／ＤＣコンバータ６１から供給された直流電流を交流電流に変換し、圧縮機１２に供給する。冷凍システム１１の駆動に伴って、熱交換部３８において蓄冷が行われ、空間２９内の水が冷却され、氷になる。

次に、前記ＣＰＵの蓄冷温度判定処理手段は、蓄冷温度判定処理を行い、温度センサ５５によって検出された空気チューブ４１の近傍の温度Ｔｉを読み込み、温度Ｔｉが設定温度Ｔｉｔｈ１以下になったかどうかを判断し、それによって、熱交換部３８における蓄冷が終了したかどうかを判断する。この場合、設定温度Ｔｉｔｈ１は、２〔℃〕以上、かつ、３〔℃〕以下の所定の温度にされる。温度Ｔｉが設定温度Ｔｉｔｈ１以下になると、空間２９内の水は、空気チューブ４１の近傍以外のほぼ全体が氷になり、蓄冷が終了したと判断することができる。

続いて、前記ＣＰＵの表示処理手段は、表示処理を行い、空間２９内で蓄冷が終了した旨を車室内の表示部に表示し、車室内を空調するかどうかを通知する。

運転者が、図示されないインストルメントパネルの操作部を操作し、車室内を空調する旨の指示を送ると、ＣＰＵの空調処理手段は、空調処理を行い、冷凍システム１１を駆動した状態で、開閉弁４７、４８を開放し、空調用ファン４９を作動させる。それに伴って、車室内の空気が、取り込まれ、蒸発器１５によって冷却され、その後、車室内に排出される。この場合、冷凍システム１１の駆動は継続されているので、空間２９内の氷が溶けることはない。

ところで、車室内には、所定の箇所に車室内温度検出部としての図示されない温度センサが配設され、該温度センサによって車室内温度を表す温度Ｔｒを検出するようになっている。そこで、前記ＣＰＵの車室内温度判定処理手段は、車室内温度判定処理を行い、前記温度センサによって検出された温度Ｔｒを読み込み、該温度Ｔｒが設定温度Ｔｒｔｈ１以下であるかどうかを判断し、それによって、車室内の予備的な空調が終了したかどうかを判断する。

そして、温度Ｔｒが設定温度Ｔｒｔｈ１以下である場合、前記空調処理手段は、冷凍システム１１を停止させ、凝縮器用ファン２１を停止させる。

続いて、前記表示処理手段は、熱交換部３８における蓄冷、及び車室内の空調が終了した旨を前記表示部に表示して、運転者に通知する。そして、運転者が熱交換部３８における蓄冷、及び車室内の空調が終了した旨の通知を受けて、プラグ６２を抜くと、電源設備と車両との連結が解除される。

次に、車載空調システムの走行ステージの動作について説明する。

運転者がエンジンを始動すると、ＣＰＵの表示処理手段は、空間２９内で蓄冷が終了した旨を前記表示部に表示し、車室内を空調するかどうかを通知するとともに、車載空調システムの運転モードの選択を通知する。本実施の形態においては、運転モードには、冷凍システム１１を駆動して空調を行う通常モード、及び冷凍システム１１を駆動することなく、熱交換部３８に蓄冷された冷熱を利用して空調を行う冷熱利用モードがあり、運転者は運転モードを選択することができる。

運転者が、前記操作部を操作し、車室内を空調する旨の指示を送り、運転モードを選択すると、ＣＰＵのモード判定処理手段は、モード判定処理を行い、運転者によって選択された運転モードを判定する。

そして、通常モードが選択されると、前記空調処理手段は、冷凍システム１１を駆動し、開閉弁４７、４８を開放し、凝縮器用ファン２１及び空調用ファン４９を作動させる。そのために、空調処理手段はインバータ５６に駆動信号を送り、インバータ５６はバッテリ５８から供給された直流電流を３相の交流電流に変換し、圧縮機１２に供給する。それに伴って、車室内の空気が、取り込まれ、蒸発器１５によって冷却され、その後、車室内に排出される。この場合、冷凍システム１１は駆動されているので、空間２９内の氷が溶けることはない。

また、冷熱利用モードが選択されると、前記空調処理手段は、冷凍システム１１、凝縮器用ファン２１及び空調用ファン４９を停止させ、開閉弁４７、４８を開放する。それに伴って、車室内の空気が、取り込まれ、蒸発器１５によって冷却され、その後、車室内に排出される。そして、前記空調処理手段は、温度Ｔｒを読み込み、温度Ｔｒが設定温度Ｔｒｔｈ１になるように空調用ファン４９をオン・オフ制御する。

続いて、前記車室内温度判定処理手段は、温度Ｔｉを読み込み、温度Ｔｉが設定温度Ｔｉｔｈ２より高いかどうかを判断する。本実施の形態において、設定温度Ｔｉｔｈ２は設定温度Ｔｉｔｈ１より高くされるが、設定温度Ｔｉｔｈ１と等しくすることもできる。

なお、この場合、車室内温度判定処理手段によって運転モード切替条件判定処理手段が構成され、該運転モード切替条件判定処理手段は、運転モード切替条件判定処理を行い、温度Ｔｉが設定温度Ｔｉｔｈ２より高いかどうかによって、運転モードを切り替える運転モード切替条件が成立したかどうかを判断する。そして、温度Ｔｉが設定温度Ｔｉｔｈ２より高い場合、前記ＣＰＵの運転モード切替処理手段は、運転モード切替処理を行い、運転モード切替条件が成立したと判断し、空間２９において水が蓄冷されておらず、冷熱を利用することができないと判断して、運転モードを冷熱利用モードから通常モードに切り替える。そして、前記空調処理手段は冷凍システム１１を駆動し、開閉弁４７、４８を開放し、凝縮器用ファン２１及び空調用ファン４９を作動させる。そのために、空調処理手段はインバータ５６に駆動信号を送り、インバータ５６はバッテリ５８から供給された直流電流を３相の交流電流に変換し、圧縮機１２に供給する。それに伴って、車室内の空気が、取り込まれ、蒸発器１５によって冷却され、その後、車室内に排出される。

なお、本実施の形態においては、温度Ｔｉが設定温度Ｔｉｔｈ２より高い場合に、運転モードが冷熱利用モードから通常モードに切り替えられるようになっているが、熱交換部３８内に残存する冷熱量、すなわち、残存冷熱量を算出し、残存冷熱量が正の値を採る場合は、冷熱利用モードで、残存冷熱量が零（０）又は負の値を採る場合は通常モードで車両を走行させることができる。その場合、前記ＣＰＵの残存冷熱量算出処理手段は、残存冷熱量算出処理を行い、蓄冷が終了したときの温度Ｔｉ、氷の重量等から残存冷熱量の初期値を算出し、車両のエアコンの仕様に基づいて、空調で使用された冷熱の量を算出し、初期値から空調で使用された冷熱の量を減算することによって残存冷熱量を算出する。そして、前記ＣＰＵの残存冷熱量判定処理手段は、残存冷熱量判定処理を行い、残存冷熱量が正の値を採るかどうかを判断し、零又は負の値を採る場合、運転モード切替処理手段は、運転モードを冷熱利用モードから通常モードに切り替える。

なお、この場合、残存冷熱量判定処理手段によって運転モード切替条件判定処理手段が構成され、該運転モード切替条件判定処理手段は、残存冷熱量が零又は負の値を採るかどうかによって、運転モードを切り替える運転モード切替条件が成立したかどうかを判断する。そして、残存冷熱量が零又は負の値を採る場合、前記運転モード切替処理手段は、運転モード切替条件が成立したと判断し、空間２９において水が蓄冷されておらず、冷熱を利用することができないと判断して、運転モードを冷熱利用モードから通常モードに切り替える。

このようにして、車両を冷熱利用モード及び通常モードを適宜選択して走行させることができる。

続いて、前記空調処理手段は、エンジンが停止させられたかどうかを判断し、エンジンが停止させられると、冷凍システム１１、凝縮器用ファン２１及び空調用ファン４９を停止させ、開閉弁４７、４８を閉鎖する。

このように、本実施の形態においては、電源設備がある施設において、電源設備の電力を利用して熱交換部３８を蓄冷し、車両を走行させる場合に、蓄冷された冷熱を利用することによって車室内を空調することができるので、その間、空調を行うために冷凍システム１１を駆動する必要がない。したがって、空調の効率を高くすることができ、炭酸ガスを発生させるのを抑制することができる。

次に、図２のフローチャートについて説明する。
ステップＳ１ 車両を駐車させる。
ステップＳ２ プラグ６２をコンセントに差し込む。
ステップＳ３ 電力系切替処理を行う。
ステップＳ４ 開閉弁４７、４８を閉鎖し、凝縮器用ファン２１を作動させる。
ステップＳ５ 冷凍システム１１を駆動する。
ステップＳ６ 温度Ｔｉが設定温度Ｔｉｔｈ１以下になるのを待機し、温度Ｔｉが設定温度Ｔｉｔｈ１以下になった場合はステップＳ７に進む。
ステップＳ７ 車室内を空調するかどうかを判断する。車室内を空調する場合はステップＳ８に、車室内を空調しない場合はステップＳ１０に進む。
ステップＳ８ 開閉弁４７、４８を開放し、空調用ファン４９を作動させる。
ステップＳ９ 温度Ｔｒが設定温度Ｔｒｔｈ１以下になるのを待機し、温度Ｔｒが設定温度Ｔｒｔｈ１以下になった場合はステップＳ１０に進む。
ステップＳ１０ 冷凍システム１１を停止させ、凝縮器用ファン２１を停止させる。
ステップＳ１１ 運転者に通知する。
ステップＳ１２ プラグ６２を抜いて、処理を終了する。

次に、図３のフローチャートについて説明する。
ステップＳ２１ エンジンを始動する。
ステップＳ２２ 車室内を空調するかどうかを判断する。車室内を空調する場合はステップＳ２３に進む。
ステップＳ２３ 運転モードを判定する。運転モードが通常モードである場合はステップＳ２７に進み、運転モードが冷熱利用モードである場合はステップＳ２４に進む。
ステップＳ２４ 開閉弁４７、４８を開放し、空調用ファン４９をオン・オフ制御する。
ステップＳ２５ 温度Ｔｉが設定温度Ｔｉｔｈ２より高くなるのを待機し、温度Ｔｉが設定温度Ｔｉｔｈ２より高くなった場合はステップＳ２６に進む。
ステップＳ２６ 運転モードを通常モードに切り替える。
ステップＳ２７ 冷凍システム１１を駆動する。
ステップＳ２８ エンジンが停止させられるのを待機し、エンジンが停止させられた場合はステップＳ２９に進む。
ステップＳ２９ 冷凍システム１１を停止させ、開閉弁４７、４８を閉鎖し、処理を終了する。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。

図４は本発明の第２の実施の形態における熱交換部の断面図である。

この場合、熱交換部３８において、７１は、二重管構造を有し、熱伝導性材料によって一体に形成され、冷媒及び空気を流すための冷媒・空気チューブであり、該冷媒・空気チューブ７１は、空間２９内を蛇行させて配設される。空間２９内を蛇行することによって、冷媒・空気チューブ７１において互いに平行になる部分間の距離ｋ１は１６〔ｍｍ〕以下にされる。

また、７２は蒸発器を構成する第１のパイプとしての冷媒管、７３は冷媒管７２より径方向外方に、かつ、同心状に配設された第２のパイプとしての空気管であり、前記冷媒管７２内に冷媒流路が形成され、前記冷媒管７２と空気管７３との間に、環状の空気流路が形成される。そして、前記冷媒管７２内に、所定の角度を置いて径方向内方に延びる複数のフィン７４が、前記冷媒管７２と空気管７３との間に、前記フィン７４とは別に、所定の角度を置いて径方向に延びる複数のフィン７５が、前記空気管７３より径方向外方に、前記フィン７５のうちの所定のフィンと一体に、所定の角度を置いて径方向に延びる複数のフィン７６が形成される。

また、前記冷媒・空気チューブ７１は、液相と固相との間で相変化をする蓄熱媒体としての水が収容された筐体２３内に配設され、空間２９内における冷媒・空気チューブ７１の周辺には、熱伝導性材料、例えば、カーボン繊維網によって形成される網目状のマトリックス３１が、前記空気管７３及びフィン７６と接触させて配設される。

そして、水とマトリックス３１及び冷媒・空気チューブ７１との間の熱伝達を良好にするために、カーボン等の熱伝導性材料によって形成された顕濁微粒子としての微粒子７８が水中に浮遊させられる。微粒子７８は沈殿せず、浮遊状態を維持するので、熱伝達性を良好にすることができる。

次に、本発明の第３の実施の形態について説明する
図５は本発明の第３の実施の形態における熱交換部の断面図である。

この場合、熱交換部３８において、筐体２３は、二重壁構造を有し、内側ケース３３及び外側ケース３４を備え、前記内側ケース３３と外側ケース３４との間に断熱部としての真空層３５が形成される。該真空層３５内に断熱材を充填することができる。

前記筐体２３内の空間２９には、液相と固相との間で相変化をする蓄熱媒体としての水が収容されるとともに、熱伝導性材料によって形成された蒸発器が配設される。該蒸発器は、空間２９内において蛇行させて配設された冷媒管８２、及び該冷媒管８２の径方向における複数箇所において、所定の角度を置いて径方向内方に延びる複数のフィン８４を有し、冷媒管８２内に冷媒流路が形成される。

また、前記空間２９には、前記冷媒管８２の周辺に、熱伝導性材料によって形成された複数の空気チューブ８３が形成され、該各空気チューブ８３は、パイプ８５及び該パイプ８５の径方向における複数箇所において、所定の角度を置いて径方向内方に延びる複数のフィン８６（なお、図においては、一つの空気チューブ８３についてだけフィン８６が示されている。）を有し、パイプ８５内に冷媒流路が形成される。

そして、前記空間２９内における蒸発器の周辺には、熱伝導性材料、例えば、カーボン繊維網から成る網目状のマトリックス３１（図においては一部だけが示されている。）が、前記冷媒管８２及び空気チューブ８３と接触させて配設される。

本実施の形態においては、冷媒管８２より径方向外方の所定の厚さの領域ＡＲ１、及び筐体２３より径方向内方の所定の厚さの領域ＡＲ２に水相から成る薄膜が、領域ＡＲ１、ＡＲ２間の領域ＡＲ３に氷相が形成される。前記水相から成る薄膜は、断熱層として機能するので、氷相の温度を保持することができる。したがって、蓄冷効率を向上させることができる。

なお、各パイプ８５間の距離ｄ２は１６〔ｍｍ〕以下に、冷媒管８２と各パイプ８５との間の距離ｄ３（＜ｄ２）は８〔ｍｍ〕以下にされる。

前記各実施の形態においては、車室を空調するための車載空調システムについて説明しているが、本発明を車室を冷房する車載冷房システムに適用することができる。

また、前記各実施の形態においては、車両を走行させている間、バッテリ５８から供給された電力に基づいて圧縮機１２を駆動するようになっているが、エンジントルクによって圧縮機１２を駆動することができる。

なお、本発明は前記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の第１の実施の形態における車載空調システムの概念図である。 本発明の第１の実施の形態における車載空調システムの蓄冷ステージの動作を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態における車載空調システムの走行ステージの動作を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態における熱交換部の断面図である。 本発明の第３の実施の形態における熱交換部の断面図である。

符号の説明

１１ 冷凍システム
１２ 圧縮機
１３ 凝縮器
１５ 蒸発器
２３ 筐体
２６、７２、８２ 冷媒管
３７ 空気導入マニホルド
３８ 熱交換部
３９ 空気排出マニホルド
４１、８３ 空気チューブ
６２ プラグ

Claims (7)

1. 圧縮機、凝縮器及び蒸発器を備えた冷凍システムと、筐体内に相変化をする蓄熱媒体を収容し、前記蒸発器の冷媒管及び空気チューブが貫通させられる熱交換部と、該熱交換部と車室内とを連結するマニホルドと、前記圧縮機と接続され、施設の電源設備と車両とを連結するための連結要素とを有することを特徴とする車載空調システム。
2. 前記筐体内に熱伝導性材料から成るマトリックスが前記冷媒管及び空気チューブと接触させて配設される請求項１に記載の車載空調システム。
3. 前記蓄熱媒体内に、熱伝導性材料によって形成された顕濁微粒子が浮遊させられる請求項１又は２に記載の車載空調システム。
4. 前記電源設備から供給された電力によって冷凍システムを駆動し、熱交換部において蓄熱媒体を相変化させて蓄冷を行う冷凍システム駆動制御処理手段を有する請求項１に記載の車載空調システム。
5. 通常モードにおいて、バッテリから供給された電力によって冷凍システムを駆動する空調処理手段を有する請求項１に記載の車載空調システム。
6. 通常モードにおいて、エンジンから供給されたトルクによって冷凍システムを駆動し、冷熱利用モードにおいて、冷凍システムを停止させ、熱交換部において蓄熱媒体を相変化させて前記空気チューブ内の空気を加熱する空調処理手段を有する請求項１に記載の車載空調システム。
7. 運転モードを切り替える運転モード切替条件が成立したかどうかを判断する運転モード切替条件判定処理手段と、運転モード切替条件が成立した場合に、運転モードを切り替える運転モード切替処理手段とを有する請求項６に記載の車載空調システム。

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