JP2021049850A - 車両用空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電気トラック用空気調和装置において、暖房能力の低下を防止すること。【解決手段】冷媒が循環する冷媒回路２１、冷媒を圧縮するコンプレッサ２２、冷媒と車室内１２空気間で熱交換するコンデンサ２４、冷媒を膨張させる膨張弁２７および冷媒と車室外１３空気間で熱交換するエバポレータ２８を備えたヒートポンプ２０と、車室外１３の空気を圧縮して発生させた圧縮エアをエアタンク３２に供給するスクロールコンプレッサ３１、スクロールコンプレッサ３１を冷却するシロッコファン３４、スクロールコンプレッサ３１と熱交換した送風３５を回収し吹き出し口３７ａから吹き出すカバー３７および吹き出し口３７ａに接続した送風路３８を備えたエアコンプレッサ３０とを電気トラック用空気調和装置１４に設け、送風路３８をエバポレータ２８に所定時に接続する切換弁３９を設ける。【選択図】図１

Description

本発明はトラックやバス等の車両用空気調和装置に関する。

一般に、車両用空気調和装置おいては、寒冷地における暖房運転時のように、大気温度が低くなると、ヒートポンプにおけるエバポレータ（室外熱交換器）の表面に霜が付着して熱交換し難くなるので、ヒートポンプの温度汲みあげ作用が低下するという問題点がある。
そこで、車両のエンジン（駆動源）の発熱を利用して、寒冷地における暖房運転時にエバポレータを加熱し、暖房能力が低下が不足しないように構成したものがある（特許文献１参照）。

特開平２００８−４４５６２号公報

車両の駆動源に電動機を用いる電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド自動車（ＨＶ）においては、電動機やその制御装置の発熱温度は低いので、車両の駆動源である電動機やその制御装置の発熱を利用した車両用空気調和装置の場合には、寒冷地の冬季等、外気温が低い時季にエバポレータの熱交換能力が低下するので、暖房能力が不足してしまう。
しかしながら、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド自動車（ＨＶ）においては、車両の航続距離を優先する関係からヒートポンプのコンプレッサの消費電力の抑制が要求されるので、少ない電力で高い暖房能力を実現させる必要がある。
これは、車両の駆動源に電動機を用いるトラックやバス等の大型車両に搭載される車両用空気調和装置において、殊に重要である。

本発明の目的は、車両の駆動源に電動機を用いるトラックやバス等の大型車両に搭載される車両用空気調和装置において、暖房能力の低下を防止することにある。

前記した課題を解決するための手段のうち代表的なものは、次の通りである。
車室外の温度を汲みあげて車室内に供給するヒートポンプと、車室外の空気を取り込んで圧縮して発生させた圧縮エアをエアタンクに供給するエアコンプレッサと、を備えており、
前記エアコンプレッサを冷却する送風機が前記エアコンプレッサに設けられており、前記送風機の送風が所定時に前記ヒートポンプに供給される、
ことを特徴とする車両用空気調和装置。

本発明によれば、車両の駆動源に電動機を用いるトラックやバス等の大型車両に搭載される車両用空気調和装置において、暖房能力の低下を防止することができる。

本発明の第一実施形態である車両用空気調和装置を示す模式図である。 本発明の第二実施形態である車両用空気調和装置を示す模式図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に即して説明する。

図１は第一実施形態を示している。
本実施形態において、本発明に係る車両用空気調和装置は、車両の駆動源に電動機を用いるＥＶ形トラックまたはＨＶ形トラック（以下、電気トラックという）に搭載されるものとして構成されている。
本実施形態に係る電気トラック１０は車室内１２および車室外１３を有するキャブ１１を備えている。電気トラック１０は図１の上側が前側で、下側が後側である。

キャブ１１には電気トラック用空気調和装置１４が設備されている。
電気トラック用空気調和装置１４は車室外１３の温度を汲みあげて車室内１２に供給するヒートポンプ２０を備えており、ヒートポンプ２０は車室内１２に配されている。

ヒートポンプ２０は冷媒回路２１を備えており、冷媒回路２１にはコンプレッサ２２が介設されている。コンプレッサ２２はモータ２３によって駆動されて冷媒を圧縮する。

冷媒回路２１におけるコンプレッサ２２の吐出側にはコンデンサ（室内熱交換器）２４が介設されている。コンデンサ２４は冷媒と車室内１２の空気との間で熱交換し、冷媒を液化する。コンデンサ２４は車室内１２の空気が流通するダクト２５を備えており、ダクト２５は車室内１２の空気を取り込んで、コンデンサ２４によって冷やされた空気または温められた空気を車室内１２に吹き出す。ダクト２５の吹き出し口側には温度計２６が設けられており、温度計２６は計測結果をコントローラ５０（後述する）に送信する。

冷媒回路２１におけるコンデンサ２４のコンプレッサ２２と反対側には膨張弁２７が介設されている。膨張弁２７は冷媒を断熱膨張させて減圧し、冷媒を低温化させる。

冷媒回路２１における膨張弁２７とコンプレッサ２２との間にはエバポレータ（室外熱交換器）２８が介設されている。エバポレータ２８は冷媒と大気との間で熱交換し、冷媒を気化する。
エバポレータ２８は大気（車室外１３の空気）が流通するダクト２９を備えており、ダクト２９は大気を取り込んで、エバポレータ２８によって冷やされた大気を車室外１３に吹き出す。

電気トラック用空気調和装置１４は大気（車室外１３の空気）を取り込んで圧縮して発生させた圧縮エアをエアタンク３２に供給するエアコンプレッサ３０を備えており、エアコンプレッサ３０は車室外１３に配されている。

エアコンプレッサ３０はスクロール式空気圧縮機（以下、スクロールコンプレッサという）３１を備えており、スクロールコンプレッサ３１は大気（車室外１３の空気）を吸入ポート３１ａから取り込んで圧縮して発生させた圧縮エアを吐出ポート３１ｂを経てエアタンク３２に供給する。
エアタンク３２はエアコンプレッサ３０から供給された圧縮エアを貯留し、貯留した圧縮エアを電気トラック１０に搭載されたエアブレーキやエアサスペンションのような作動器（図示せず）に随時供給する。エアタンク３２には圧力計３３が接続されている。

エアコンプレッサ３０は送風機としてのシロッコファン３４を備えており、シロッコファン３４は大気（車室外１３の空気）を取り込んでスクロールコンプレッサ３１の外周の冷却フィンおよび内部の冷却フィンに噴射してスクロールコンプレッサ３１全体を冷却す
る。シロッコファン３４の送風３５はスクロールコンプレッサ３１との熱交換によって高温度になる。

スクロールコンプレッサ３１およびシロッコファン３４はモータ３６によって一体回転される。モータ３６は電気トラック１０のバッテリー（図示せず）によって駆動されるように構成されている。
エアタンク３２には圧力計３３が接続されており、圧力計３３は計測結果をコントローラ５０に送信する。モータ３６の運転および停止は圧力計３３の計測結果によって制御される。

エアコンプレッサ３０はカバー３７を備えており、カバー３７はスクロールコンプレッサ３１の外周および内部を冷却して高温度になった送風３５を回収して吹き出し口３７ａから吹き出す。
吹き出し口３７ａには送風路３８の一端が接続されており、送風路３８の他端はエバポレータ２８におけるダクト２９の外気取込口側に切換弁３９を介して接続されている。

送風路３８には切換弁３９が介設されており、切換弁３９は送風路３８を通常時に放出口４０に接続し、所定時にダクト２９に接続する。切換弁３９は３ポート２位置スプリングオフセット電磁切換弁として構成されており、ソレノイド３９ａにはコントローラ５０が接続されている。

コントローラ５０はコンデンサ２４におけるダクト２５に接続された温度計２６の計測結果に基づいて切換弁３９を切り換える指令信号を切換弁３９のソレノイド３９ａに送信する。
コントローラ５０には電気トラック用空気調和装置１４の各種データが入力される。

次に、電気トラック用空気調和装置１４の作用を説明する。

電気トラック１０の走行時のような通常時には、エアコンプレッサ３０の切換弁３９が送風路３８を放出口４０に接続しているので、スクロールコンプレッサ３１の冷却によって発生してカバー３７によって回収され吹き出し口３７ａから吹き出すエアコンプレッサ３０の送風３５は、車室外１３に放出される。

寒冷地における暖房運転時のような車室内１２温度低下時には、温度計２６がコンデンサ２４におけるダクト２５の温度を計測することにより車室内１２の温度低下を検出して、温度低下検出信号をコントローラ５０に送信する。
この温度低下信号に基づいて、コントローラ５０は切換弁３９を切り換える指令信号を切換弁３９のソレノイド３９ａに送信する。
これにより、切換弁３９が送風路３８をエバポレータ２８におけるダクト２９の外気取込口側に接続するので、エアコンプレッサ３０の吹き出し口３７ａから吹き出す送風３５は送風路３８を経由してエバポレータ２８に供給される。
このとき、エバポレータ２８に供給された送風３５はスクロールコンプレッサ３１を冷却して高温度になった空気であるので、エバポレータ２８は効率的に熱交換する。
エバポレータ２８の効率的な熱交換により、ヒートポンプ２０は温度汲みあげ作用を効率的に発揮する。
このヒートポンプ２０の効率的な温度汲みあげ作用により、寒冷地における暖房運転時のような車室内１２温度低下時の暖房不足は防止される。

本実施形態によれば、次の効果を得ることができる。

（１）寒冷地における暖房運転時のような車室内温度低下時に、エアコンプレッサの送風機の送風路をヒートポンプにおけるエバポレータの外気取込口側に切換弁によって接続することにより、エバポレータに熱交換を効率的に発揮させて、ヒートポンプに温度汲みあげ作用を効率的に発揮させることができる。

（２）ヒートポンプの効率的な温度汲みあげ作用により、寒冷地における暖房運転時のような車室内温度低下時の暖房不足を防止することができる。

（３）スクロールコンプレッサを冷却して高温度になった空気を再利用することにより、電気トラックにおいて、ヒートポンプのコンプレッサの消費電力を抑制することができるので、電気トラックの航続距離を延長することができる。

図２は本発明の第二実施形態を示している。

本実施形態が第一実施形態と異なる点は、エアコンプレッサ３０の送風路３８がヒートポンプ２０のコンデンサ２４のダクト２５における吹き出し口側に切換弁３９によって切り換えられるように構成されており、送風３５を濾過するフィルタ４１が送風路３８に介設されている点、である。

電気トラック１０の走行時のような通常時には、エアコンプレッサ３０の切換弁３９が送風路３８を放出口４０に接続しているので、スクロールコンプレッサ３１の冷却によって発生してカバー３７によって回収され吹き出し口３７ａから吹き出すエアコンプレッサ３０の送風３５は、車室外１３に放出される。

寒冷地における暖房運転時のような車室内１２温度低下時には、温度計２６がコンデンサ２４におけるダクト２５の温度を計測することにより車室内１２の温度低下を検出して、温度低下検出信号をコントローラ５０に送信する。
この温度低下信号に基づいて、コントローラ５０は切換弁３９を切り換える指令信号を切換弁３９のソレノイド３９ａに送信する。
これにより、切換弁３９が送風路３８をコンデンサ２４における吹き出し口側に接続するので、エアコンプレッサ３０の吹き出し口３７ａから吹き出す送風３５は送風路３８およびフィルタ４１を経由してコンデンサ２４における吹き出し口側に供給される。供給された送風３５は吹き出し口から車室内１２に吹き出す。
この送風３５がエアコンプレッサ３０のスクロールコンプレッサ３１との熱交換よって高温度になっていることにより、車室内１２の温度は急速に上昇するので、寒冷地における暖房運転時のような車室内温度低下時の暖房不足は防止される。

本実施形態によれば、次の効果を得ることができる。

（１）寒冷地における暖房運転時のような車室内温度低下時に、エアコンプレッサの送風機の送風路をヒートポンプにおけるコンデンサの吹き出し口側に切換弁によって接続することにより、エアコンプレッサのスクロールコンプレッサとの熱交換よって高温度になった送風を車室内に吹き出して車室内の温度を急速に上昇させることできるので、寒冷地における暖房運転時のような車室内温度低下時の暖房不足を防止することができる。

（２）フィルタがエアコンプレッサの送風路に介設されているので、エアコンプレッサにおいて発生した送風が車室内に直接的に吹き出しても、車室内が送風によって汚染されるのを防止することができる。

（３）エアコンプレッサのスクロールコンプレッサとの熱交換によって高温度になった送
風を車室内に直接的に供給して車室内を暖房することにより、駆動用電動機を冷却する冷却水の温度が低い電気トラックにおいて、ヒートポンプのコンプレッサの消費電力を抑制することができるので、電気トラックの航続距離を延長することができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々に変更が可能であることはいうまでもない。

例えば、送風路３８はダクト２９またはダクト２５のどちらか一方に接続するに限らず、両方に接続してもよい。

切換弁３９は三方向弁を使用して、送風路３８を放出口４０へ接続して大気へ開放する切換位置、送風路３８をダクト２９へ接続する切換位置および送風路３８をダクト２５へ接続する切換位置を選択するように構成してもよい。

エアコンプレッサにはスクロールコンプレッサを使用するに限らず、レシプロ式、スクリュー式、ベーン式、その他の形式のコンプレッサ（空気圧縮機）を使用することができる。

送風機としてはシロッコファンを使用するに限らず、その他のファンを使用することができる。

前記実施形態においては、電気トラックに搭載される車両用空気調和装置について説明したが、本発明はこれに限らず、エアコンプレッサを用いるＥＶ形バスまたはＨＶ形バスのような車両に搭載される車両用空気調和装置全般に適用することができる。

１０…電気トラック（ＥＶ形またはＨＶ形車両）、１１…キャブ、１２…車室内、１３…車室外、１４…電気トラック用空気調和装置（車両用空気調和装置）、
２０…ヒートポンプ、２１…冷媒回路、２２…コンプレッサ、２３…モータ、２４…コンデンサ、２５…ダクト、２６…温度計、２７…膨張弁、２８…エバポレータ、２９…ダクト、
３０…エアコンプレッサ、３１…スクロールコンプレッサ（スクロール式空気圧縮機）、３１ａ…吸入ポート、３１ｂ…吐出ポート３１、３２…エアタンク、３３…圧力計、３４…シロッコファン（送風機）、３５…送風、３６…モータ、３７…カバー、３７ａ…吹き出し口、３８…送風路、３９…切換弁、３９ａ…ソレノイド、４０…放出口、４１…フィルタ、
５０…コントローラ。

Claims (3)

1. 車室外の温度を汲みあげて車室内に供給するヒートポンプと、車室外の空気を取り込んで圧縮して発生させた圧縮エアをエアタンクに供給するエアコンプレッサと、を備えており、
   前記エアコンプレッサを冷却する送風機が前記エアコンプレッサに設けられており、前記送風機の送風が所定時に前記ヒートポンプに供給される、
   ことを特徴とする車両用空気調和装置。
2. 前記送風機の送風が前記ヒートポンプのエバポレータに供給される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用空気調和装置。
3. 前記送風機の送風が前記ヒートポンプのコンデンサに供給される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用空気調和装置。

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