JP5491875B2 - 車両用蓄冷式クーラー - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載されたエンジン駆動式のエアコン（エアコンディショナ）とは独立して設けられる電動式の車両用蓄冷式クーラーに関するものである。

長距離の貨物輸送に供せられる図９に示すようなトラック１３０には、キャビン１３１の運転シート１３２の後方に仮眠用ベッド１３３が設置されており、ドライバは、必要に応じてトラック１３０をパーキングエリアに駐車した状態で仮眠用ベッド１３３上で仮眠或いは休憩することができる。ここで、トラック１３０には不図示のエンジンによって駆動されるエアコン１４０が搭載されており、このエアコン１４０は、エンジンによって駆動される圧縮機１４１、凝縮器１４２、蒸発器１４３等の機器を冷媒配管１４４，１４５，１４６によって接続して構成されている。

ところで、夏場等の気温が高いときにドライバが仮眠或いは休憩するときには、トラック１３０をパーキングエリアに駐車した状態で、エンジンをアイドリング運転してエアコン１４０の圧縮機１４１を駆動することによってキャビン１３１内を冷房することが行われていた。

しかしながら、エンジンをアイドリング運転しながらエアコン１４０を駆動してキャビン１３１内を冷房すると燃料の消費量が増えるばかりか、排気ガスの排出や特に夜間での騒音が問題となる。

一方、近年、地球環境に対する意識が強くなり、トラックのドライバが仮眠或いは休憩するときはアイドリングストップを行うことが強く求められているが、特に気温が高い夏場にエンジンを停止し、エアコンが稼働しない状態でドライバがキャビン内で仮眠することは殆ど不可能である。

そこで、エンジンが停止した状態でもキャビン内の冷房が可能な蓄冷式クーラーが提案されている。

上記蓄冷式クーラーとして、例えば特許文献１には、図９に示すように、トラック１３０のキャビン１３１内の運転シート１３２の後方に設置された仮眠用ベッド１３３の基台を蓄冷ユニット１０３とし、図１０のシステム構成図に示すように、この蓄冷ユニット１０３を構成する蒸発器１０８をエアコン１４０の蒸発器１４３と並列に、冷媒配管１４７によって接続する提案がなされている。これによれば、トラック１３０の走行中にエンジンによって駆動されるエアコン１４０の凝縮器１４２によって液化した冷媒の一部を蓄冷ユニット１０３の蒸発器１０８に導き、その冷媒の蒸発潜熱によって不図示の蓄冷材を冷却して蓄冷し、ドライバが仮眠するときにエンジンを停止しても、蓄冷材によってキャビン１３１内を冷房することができる。

又、特許文献２には、図１０に示すように、凝縮器１４２からエアコン１４０の蒸発器１４３に至る冷媒配管１４５の途中に電磁弁１４８を設け、トラック１３０の走行中に蓄冷スイッチを投入すると、電磁弁制御回路によって電磁弁１４８が所定時間間隔ごとに短時間だけ閉じて液冷媒を蓄冷ユニット１０３の蒸発器１０８へと流して蓄冷材を冷却して蓄冷するようにした蓄冷式クーラーが提案されている。尚、図１０において、１４９，１５０は膨張弁である。

特開２００１−１７１４２２号公報 特開２００３−３３５１２５号公報

しかしながら、特許文献１において提案された蓄冷式クーラーでは、トラック１３０の走行中はエアコン１４０の冷房運転負荷に加えて蓄冷ユニット１０３の蓄冷運転負荷がエンジンに掛かるため、燃料消費量が増えて不経済であるという問題がある。

又、特許文献１において提案された蓄冷式クーラーでは、トラック１３０の走行中はエアコン１４０による冷房運転を主とし、蓄冷運転は冷房運転の合間の余裕時間内で行うため、蓄冷時間を十分確保することができず、仮眠時の冷房時間が不足するという問題がある。

更に、特許文献１，２において提案された蓄冷式クーラーの設置は後付けとなり、エアコン１４０の冷媒配管１４４〜１４６の改造が必要であるためにトラック１３０をサービス工場に持ち込む必要があり、設置に長時間を要するため、その時間はトラック１３０を使用することができず、トラック１３０の運行計画に支障を来たすという問題もある。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、後付けによって短時間で設置することができるとともに、車両走行時に十分な蓄冷運転ができ、エアコン停止時の冷房時間を十分確保することができる車両用蓄冷式クーラーを提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、エンジン駆動式のエアコンを搭載した車両に前記エアコンとは独立して設けられる電動式の蓄冷式クーラーを、電動圧縮機と電動ファン付き凝縮器を備え、前記車両のキャビン内の助手席の足元に設置されるコンデンシングユニットと、蒸発器と蓄冷材及び電動ファンを備え、前記キャビン内の運転シートの後方に設置される仮眠用ベッド内に組み込まれる蓄冷ユニットとを冷媒配管で接続して構成し、車両走行時に車載電源系統から供給される電力によって前記コンデンシングユニットの電動圧縮機と凝縮器の電動ファンを駆動することによって蓄冷運転を行い、エンジンが停止すると電動圧縮機と凝縮器の電動ファンへの電力の供給を遮断して蓄冷運転を停止するようにしたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、エンジン停止時に放冷運転が選択されると、車載バッテリから供給される電力によって前記蓄冷ユニットの電動ファンを駆動することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記蓄冷ユニットを通過する通風路を前記仮眠用ベッド内に形成し、前記電動ファンによって室内空気を吸引して前記通風路を流し、前記蓄冷ユニットによって冷却された冷気を室内に供給することを特徴とする。

請求項１，２記載の発明によれば、電動式の蓄冷式クーラーを車両に既設のエアコンとは独立して構成したため、エアコンの冷媒配管の改造を要することなく、該蓄冷式クーラーを後付けによって短時間で設置することができ、車両の拘束時間を短縮することができる。

又、車両走行時にはエンジンによって駆動される発電機又は運転状況により車載バッテリから供給される電力、即ち車載電源系統から供給される電力によってコンデンシングユニットの電動圧縮機と凝縮器の電動ファンを駆動することによって蓄冷運転を行うようにしたため、エンジンの負荷が低く抑えられて燃料消費量も低く抑えられる。そして、エンジンによって発電がなされている間は蓄冷運転がなされるため、蓄冷材が冷却されて十分な蓄冷がなされ、エンジンが停止すると蓄冷式クーラーの電動圧縮機と凝縮器の電動ファンへの電力を供給を遮断して蓄冷運転を停止するようにしたため、バッテリ上り等の不具合の発生が防がれる。

更に、気温が高い夏場等においてドライバが仮眠のために車両をパーキングエリアに停車してエンジンを停止し、放冷運転（蓄冷材による冷房運転）を選択すると、車載バッテリから供給される電力によって蓄冷ユニットの電動ファンが駆動され、蓄冷材によって冷却された冷風がキャビン内を冷房するため、エアコンが稼働していない状態でもドライバは快適な状態で仮眠することができる。この場合、車両走行時の蓄冷運転によって蓄冷材が十分冷却されているため、エアコン停止時の冷房時間を十分確保することができる。そして、この放冷運転時にはエンジンが停止しているため、燃料が消費されることがなく、有害な排気ガスの排出や騒音が発生することがない。

請求項３記載の発明によれば、蓄冷ユニットを通過する通風路を仮眠用ベッド内に形成したため、エンジンを停止してドライバが仮眠等する際には、車載バッテリからの僅かな電力によって駆動される電動ファンによって室内空気を吸引して該通風路を流し、蓄冷ユニットによって冷却された冷気を室内に供給することによってキャビン内を効率良く冷房することができる。

本発明に係る車両用蓄冷式クーラーを備えた車両前部の模式的側面図である。 本発明に係る車両用蓄冷式クーラーのシステム構成図である。 本発明に係る車両用蓄冷式クーラーの蓄冷ユニットの斜視図である。 本発明に係る車両用蓄冷式クーラーの蓄冷ユニットの分解斜視図である。 図３のＡ−Ａ線断面図である。 図５のＢ−Ｂ線断面図である。 本発明に係る車両用蓄冷式クーラーの蒸発器の斜視図である。 図７のＣ−Ｃ線断面図である。 従来の蓄冷式クーラーを備えた車両前部の模式的側面図である。 従来の蓄冷式クーラーを備えた空調ユニットのシステム構成図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係る車両用蓄冷式クーラーを備えたトラック前部の模式的側面図であり、図示のトラック３０の前部に設けられたキャビン３１内の運転シート３２の後方には仮眠用ベッド３３が設置されている。又、トラック３０には不図示のエンジンによって駆動されるエアコン４０が搭載されており、このエアコン４０は、エンジンによって駆動される圧縮機４１、該圧縮機４１によって圧縮された高温高圧のガス冷媒を外気との熱交換によって冷却して凝縮させる凝縮器４２と、該凝縮器４２によって液化した液冷媒を減圧して断熱膨張させる不図示の膨張弁と、該膨張弁によって減圧された液冷媒を蒸発させて周囲から蒸発潜熱を奪ってキャビン３１内に冷気を供給する蒸発器４３等の機器を冷媒配管４４，４５，４６によって接続することによって構成されている。

而して、本実施の形態では、トラック３０には既設のエアコン４０とは独立に構成された蓄冷式クーラー１が設けられている。この蓄冷式クーラー１は、トラック３０のキャビン３１内の助手席の座席下部又は足元に設置されたコンデンシングユニット２と前記仮眠用ベッド３３内に収容された蓄冷ユニット３とを冷媒配管１０，１２によって接続することによって構成されている。ここで、本発明に係る車両用蓄冷式クーラー１の構成の詳細を図２に基づいて説明する。

図２は車両用蓄冷式クーラー１のシステム構成図であり、前記コンデンシングユニット２は、発電機６０又は車載バッテリ５０からの電力の供給を受けて駆動される電動圧縮機４の吐出口と凝縮器５の入口とを冷媒配管６によって接続して構成されており、凝縮器５には電動ファン７が設けられている。尚、電動ファン７は発電機６０又は車載バッテリ５０から電力の供給を受けて駆動される。

他方、前記蓄冷ユニット３は、蒸発器８と、車載バッテリ５０からの電力の供給を受けて駆動される電動ファン９と、蒸発器８の入口とコンデンシングユニット２の前記凝縮器５の出口とを接続する冷媒配管１０の途中に設けられた減圧手段としてのキャピラリチューブ１１を備えており、蒸発器８の出口とコンデンシングユニット２の前記電動圧縮機４の吸入口とは冷媒配管１２によって接続されている。

次に、蓄冷ユニット３の構成の詳細を図３〜図８に基づいて説明する。

図３は蓄冷ユニットの斜視図、図４は同蓄冷ユニットの分解斜視図、図５は図３のＡ−Ａ線断面図、図６は図５のＢ−Ｂ線断面図、図７は蓄冷ユニットの蒸発器の斜視図、図８は図７のＣ−Ｃ線断面図である。

図３〜図６に示すように、前記仮眠用ベッド３３は、発泡スチロール等の断熱材で構成された上下の蓋材３３Ａと基台３３Ｂとを接合して構成されている。即ち、基台３３Ｂはトラック３０のキャビン３１の床材３５上に設置されており、この基台３３Ｂの上部に蓋材３３Ａを被せることによって仮眠用ベッド３３が構成されている。

而して、図４〜図６に示すように、仮眠用ベッド３３の内部には収納空間Ｓ１が形成されており、この収納空間Ｓ１には蓄冷ユニット３の蒸発器８と電動ファン９が収納されている。ここで、図４及び図５に示すように、仮眠用ベッド３３の基台３３Ｂの長手方向一端部（図４及び図５の左端部）には隔壁３３ａによって吸込空間Ｓ２が画成されており、この吸込空間Ｓ２には基台３３Ｂの左右に形成された吸気口１３が開口している。従って、吸込空間Ｓ２は、左右の吸気口１３を介してキャビン２１内に連通している。

図４に示すように、仮眠用ベッド３３の基台３３Ｂの隔壁３３ａの左右には矩形の凹部３３ｂがそれぞれ形成されており、これらの凹部３３ｂの周囲には嵌合溝３３ｃが形成されている。そして、蓋材３３Ａの長手方向一端部の前記嵌合溝３３ｃに対応する位置にはスリット状の左右一対のフィルタ差込口３３ｄが形成されており、図５に示すように、各フィルタ差込口３３ｄから差し込まれたフィルタ１４は、その周縁が基台３３Ｂの各凹部３３ｂの周囲に形成された前記嵌合溝３３ｃに嵌合することによって各凹部３３ｂに組み付けられる。従って、仮眠用ベッド３３の内部に形成された前記吸込空間Ｓ２は、左右一対のフィルタ１４を介して前記収納空間Ｓ１に連通している。

又、図３〜図５に示すように、仮眠用ベッド３３の基台３３Ｂの長手方向他端（図３〜図５の右端）には樹脂にて一体成形された矩形ダクト１５が垂直に立設されており、この矩形ダクト１５の下端は仮眠用ベッド３３内の収納空間Ｓ１に連通している。そして、図４及び図５に示すように、仮眠用ベッド３３内の収納空間Ｓ１の矩形ダクト１５に近い側には左右一対の前記電動ファン９が配置されている。

更に、図３及び図５に示すように、矩形ダクト１５の上端部ベッド吸気口側には冷気を吹き出すための左右一対の排気口１６が形成されており、各排気口１６には冷気の吹出方向を変えるためのルーバー１７が設けられている。

ところで、仮眠用ベッド３３の収納空間Ｓ１には、蓄冷ユニット３の前記電動ファン９の他に蒸発器（熱交換器）８と蓄冷材１８が収納されている。ここで、蒸発器８は、図７及び図８に示すように、熱伝導性の高いアルミニウム製の吸熱板１９の内部に冷媒配管（蒸発管）２０を形成し、交互に折り返しながら連通することによって構成されている。即ち、冷媒配管２０は、吸熱板１９の内部を長手方向に貫通することによって吸熱板１９の幅方向に適当なピッチで平行に配列されている。そして、Ｕ字状に折り曲げられたＵベント管２５を介して交互に折り返しながら連続して接続されている。

又、図５及び図６に示すように、仮眠用ベッド３３内の収納空間Ｓ１には上下２層の蓄冷材１８が積層されて収容されており、各蓄冷材１８の上面に蒸発器８がそれぞれ載置されている。そして、図６に示すように、仮眠用ベッド３３の基台３３Ｂの内底面（収納空間Ｓ１の底面）と蓋材３３Ａの下面（収納空間Ｓ１の上面）には長手方向（図６の紙面垂直方向）に延びる凸部３３ｅ，３３ｆが左右方向にそれぞれ複数形成されており、一方の凸部３３ｅとこれに当接する蓄冷材１８との間には長手方向に延びる複数の通風路２１が左右方向に複数形成され、他方の凸部３３ｆとこれに当接する上側の蒸発器８との間には長手方向に延びる複数の通風路２２が左右方向に複数形成されている。尚、蓄冷材１８としては水やグリコール等が使用される。又、図４において、２３は位置決め用の支柱、２４は配管接続部である。

次に、以上のように構成された本発明に係る車両用蓄冷式クーラー１の作用について説明する。

気温が高い夏場等においてエアコン４０をエンジンによって駆動することによってキャビン３１内を冷房しながらトラック３０が走行している間は、車載電源系統から供給される電力によって蓄冷式クーラー１が駆動されて蓄冷材１８が冷却される。即ち、図２に示す蓄冷式クーラー１のシステムにおいて、コンデンシングユニット２の電動圧縮機４と凝縮器５の電動ファン７が発電機６０又は車載バッテリ５０からの電力の供給を受けて駆動されると、ガス冷媒が電動圧縮機４によって圧縮され、電動圧縮機４から吐出される高温高圧のガス冷媒は冷媒配管６を通って凝縮器５へと導入され、凝縮器５におけるキャビン３１内の空気との熱交換によってガス冷媒が冷却されて凝縮する。

凝縮器５における凝縮によって液化した液冷媒は、冷媒配管１０を通って蓄冷ユニットへ３と導入され、冷媒配管１０を流れる過程でキャピラリチューブ１１によって減圧されて断熱膨張した後、仮眠ベッド３３内に収容された上下２段の蒸発器８の冷媒配管２０を順次流れる過程で蓄冷材１８から蒸発潜熱を奪って蒸発し、上下２層の蓄冷材１８を冷却する。そして、蓄冷材１８を冷却した後のガス冷媒は、冷媒配管１２を通ってコンデンシングユニット２の電動圧縮機４へと戻されて再度圧縮され、以後は同様の作用（冷凍サイクル）が繰り返されて蓄冷材１８が冷却される。このとき、電動ファン９は停止している。尚、エンジンの回転数が低いときには、車載バッテリ５０から供給される電力によって電動圧縮機４と電動ファン７は駆動され、エンジンの回転数が高いときには、発電機６０は車載バッテリ５０を充電しながら蓄冷式クーラー１に電力を供給する。

そして、ドライバが例えば仮眠のためにトラック３０をパーキングエリアに停車してエンジンを停止し、放冷運転を選択すると、車載バッテリ５０から供給される電力によって蓄冷ユニット３の電動ファン９が駆動される。すると、トラック３０のキャビン３１内の空気が仮眠用ベッド３３の長手方向一端両側部に開口する吸気口１３から吸込空間Ｓ２へと吸い込まれ、この空気は、左右一対のフィルタ１４を通過して浄化された後に収納空間Ｓ１内へと導入される。

仮眠用ベッド３３内の収納空間Ｓ１へと導入された空気は、図５に矢印にて示すように、上下２段の蓄冷材１８に沿って長手方向に形成された上下の複数の通風路２１，２２を流れ、その過程で蓄冷材１８によって冷却される。このように蓄冷材１８によって冷却された空気（冷気）は、仮眠用ベッド３３の長手方向他端（図５の右端）に立設された矩形ダクト１５内を上方に向かって流れ、矩形ダクト１５の上端部ベッド吸気口側に開口する左右一対の排気口１６から排出され、キャビン２１内の冷房に供される。

以上において、本発明に係る蓄冷式クーラー１は、トラック３０に既設のエアコン４０とは独立して構成されるため、エアコン４０の冷媒配管４４〜４６の改造を要することなく、該蓄冷式クーラー１を後付けによって短時間で設置することができる。このため、トラック３０の拘束時間を短縮することができ、トラック３０の運行計画に大きくな支障を来たすことがない。

又、トラック３０の走行時には、発電機６０又は車載バッテリ５０から供給される電力によってコンデンシングユニット２の電動圧縮機４と凝縮器５の電動ファン７を駆動することによって蓄冷運転を行うようにしたため、エンジンの負荷が低く抑えられて燃料消費量も低く抑えられる。そして、エンジンによって発電がなされている間は蓄冷運転がなされるため、蓄冷材１８が冷却されて十分な蓄冷がなされ、エンジンが停止すると蓄冷式クーラー１の電動圧縮機４と凝縮器５の電動ファン７への電力の供給を遮断して蓄冷運転を停止するようにしたため、車載バッテリ５０の蓄電量が０となるバッテリ上り等の不具合の発生が防がれる。

更に、本実施の形態では、蓄冷運転時に蓄冷式クーラー１の凝縮器５においては外気よりも温度の低いキャビン３１内の空気によってガス冷媒が効率良く冷却されて凝縮するため、電動圧縮機４によるガス冷媒の圧縮圧力（凝縮圧力）が低く抑えられる。このため、電動圧縮機４の消費電力が低く抑えられ、車載バッテリ５０への負荷が軽減される。

又、気温が高い夏場等においてドライバが仮眠のためにトラック３０をパーキングエリアに停車してエンジンを停止し、放冷運転を選択すると、車載バッテリ５０から供給される電力によって蓄冷ユニット３の電動ファン９が駆動され、蓄冷材１８によって冷却された冷風がキャビン３１内を冷房するため、エアコン４０が稼働していない状態でもドライバは快適な状態で仮眠することができる。この場合、トラック３０が走行している間の蓄冷運転によって蓄冷材１８が十分冷却されているため、エアコン３０を停止した後の冷房時間を十分確保することができる。そして、この放冷運転時にはエンジンが停止しているため、燃料が消費されることがなく、有害な排気ガスの排出や騒音が発生することがない。

尚、以上の実施の形態では、仮眠用ベッド３３内には蓄冷式クーラー１の蓄冷ユニット３を収納し、これとは別体に構成されたコンデンシングユニット２と該蓄冷ユニット３とを冷媒配管１０，１２によって接続する構成を採用したが、コンデンシングユニット２と蓄冷ユニット３とを一体化して仮眠用ベッド３３内に組み込む構成を採用しても良い。このような構成を採用すれば、蓄冷式クーラー１を後付けによって設置する際にコンデンシングユニット２と蓄冷ユニット３とを冷媒配管１０，１２によって接続する作業が不要となり、設置作業が更に簡略化して設置時間が更に短縮される。

１ 車両用蓄冷式クーラー
２ コンデンシングユニット
３ 蓄冷ユニット
４ 電動圧縮機
５ 凝縮器
６ 冷媒配管
７ 電動ファン
８ 蒸発器
９ 電動ファン
１０ 冷媒配管
１１ キャピラリチューブ
１２ 冷媒配管
１３ 吸気口
１４ フィルタ
１５ 矩形ダクト
１６ 排気口
１７ ルーバー
１８ 蓄冷材
１９ 吸熱板
２０ 冷媒配管（蒸発管）
２１，２２ 通風路
２３ 支柱
２４ 配管接続部
２５ Ｕベント管
３０ トラック（車両）
３１ トラックのキャビン
３２ 運転シート
３３ 仮眠用ベッド
３３Ａ 仮眠用ベッドの蓋材
３３Ｂ 仮眠用ベッドの基台
３３ａ 仮眠用ベッドの隔壁
３３ｂ 仮眠用ベッドの凹部
３３ｃ 凹部の嵌合溝
３３ｄ 仮眠用ベッドのフィルタ差込口
３３ｅ，３３ｆ 仮眠用ベッドの凸部
３５ キャビンの床材
４０ エアコン
４１ エアコンの圧縮機
４２ エアコンの凝縮器
４３ エアコンの蒸発器
４４〜４６ エアコンの冷媒配管
５０ 車載バッテリ
６０ 発電機
Ｓ１ 収納空間
Ｓ２ 吸込空間

Claims (3)

1. エンジン駆動式のエアコンを搭載した車両に前記エアコンとは独立して設けられる電動式の蓄冷式クーラーであって、
   電動圧縮機と電動ファン付き凝縮器を備え、前記車両のキャビン内の助手席の足元に設置されるコンデンシングユニットと、蒸発器と蓄冷材及び電動ファンを備え、前記キャビン内の運転シートの後方に設置される仮眠用ベッド内に組み込まれる蓄冷ユニットと、前記コンデンシングユニットと前記蓄冷ユニットとを接続する冷媒配管と、を有して構成され、
   車両走行時に車載電源系統から供給される電力によって前記コンデンシングユニットの電動圧縮機と凝縮器の電動ファンを駆動することによって蓄冷運転を行い、エンジンが停止すると電動圧縮機と凝縮器の電動ファンへの電力の供給を遮断して蓄冷運転を停止することを特徴とする車両用蓄冷式クーラー。
2. エンジン停止時に放冷運転が選択されると、車載バッテリから供給される電力によって前記蓄冷ユニットの電動ファンを駆動することを特徴とする請求項１記載の車両用蓄冷式クーラー。
3. 前記蓄冷ユニットを通過する通風路を前記仮眠用ベッド内に形成し、前記電動ファンによって室内空気を吸引して前記通風路を流し、前記蓄冷ユニットによって冷却された冷気を室内に供給することを特徴とする請求項１又は２記載の車両用蓄冷式クーラー。

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