JPH0894198A - 空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】スターリング冷凍機を備えた空調装置におい
て、構造の簡素化、部品点数の削減、重量減少、製造コ
ストの低廉化等を実現する。 【構成・作用】スターリング冷凍機１を作動させる油圧
モータ１３がインペラ４２をも駆動し、冷却水はこのイ
ンペラ４２によってスターリング冷凍機１のウォータジ
ャケット２２を循環する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はスターリング冷凍機を備
えた空調装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、特開平６−１３７６９９号公報に
スターリング冷凍機を備えた車両用空調装置が開示され
ている。この車両用空調装置では、駆動源としての車両
エンジンにより作動されるスターリング冷凍機を採用し
ている。また、吸熱部として車両用エアコンの冷却用空
気通路内に設けられたフィンを採用し、放熱部として車
両エンジンの冷却回路に接続されたウォータジャケット
を採用している。

【０００３】この車両用空調装置において、作動ガスは
膨脹・圧縮が繰り返されるとともに、フィン、ウォータ
ジャケット及び各再生器内で熱交換が行われるため、等
温圧縮、定積冷却、等温膨脹及び定積加熱が繰り返され
る。このとき、作動ガスは等温膨張される際に熱を吸収
するため、フィンでは吸熱媒体としての車室内冷房用空
気から作動ガスに熱が供給される。車室内冷房用空気に
してみれば熱が奪われて冷却されることとなるため、車
室内冷房用空気が冷却され、車室の冷房が行われる。他
方、作動ガスは等温圧縮される際に加熱されるため、ウ
ォータジャケットでは作動ガスから放熱媒体としての冷
却水に熱が放出される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記車両用空
調装置では、放熱媒体としての冷却水がスターリング冷
凍機のウォータジャケットを循環すべく、車両エンジン
の冷却回路が放熱媒体循環手段たるウォータポンプを備
えている。また、この車両用空調装置では、吸熱媒体と
しての車室内冷房用空気が冷却用空気通路内を循環すべ
く、車両用エアコンが吸熱媒体循環手段たるブロアを備
える必要がある。

【０００５】このため、この車両用空調装置では、ウォ
ータポンプやブロアを駆動するために独自の駆動源を必
要とし、かつこれらの駆動源を制御するための制御装置
も必要となる。このため、かかる車両用空調装置では、
構造の複雑化、部品点数の増加、重量増加、製造コスト
の高騰等を招来する危惧がある。本発明は、上記従来の
実情に鑑みてなされたものであって、スターリング冷凍
機を備えた空調装置において、構造の簡素化、部品点数
の削減、重量減少、製造コストの低廉化等を実現するこ
とを解決すべき課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の空調装置は、
駆動源により作動され、作動ガスの等温圧縮、定積冷
却、等温膨張及び定積加熱を繰り返し、吸熱部により該
作動ガスに熱を供給し、放熱部により該作動ガスから熱
を放出するスターリング冷凍機を備え、該放熱部が放熱
媒体循環手段により放熱媒体を循環させる空調装置にお
いて、前記駆動源は前記放熱媒体循環手段を駆動すべく
構成されていることを特徴とする。

【０００７】請求項１の空調装置では、スターリング冷
凍機の駆動軸と放熱媒体循環手段の駆動軸とを共通化す
ることが好ましい。請求項２の空調装置は、駆動源によ
り作動され、作動ガスの等温圧縮、定積冷却、等温膨張
及び定積加熱を繰り返し、吸熱部により該作動ガスに熱
を供給し、放熱部により該作動ガスから熱を放出するス
ターリング冷凍機を備え、該吸熱部が吸熱媒体循環手段
により吸熱媒体を循環させる空調装置において、前記駆
動源は前記吸熱媒体循環手段を駆動すべく構成されてい
ることを特徴とする。

【０００８】請求項２の空調装置では、スターリング冷
凍機の駆動軸と吸熱媒体循環手段の駆動軸とを共通化す
ることが好ましい。

【０００９】

【作用】請求項１の空調装置では、スターリング冷凍機
を作動させる駆動源がポンプ等の放熱媒体循環手段をも
駆動し、放熱媒体はこの放熱媒体循環手段によってスタ
ーリング冷凍機の放熱部を循環する。請求項２の空調装
置では、スターリング冷凍機を作動させる駆動源がブロ
ア等の吸熱媒体循環手段をも駆動し、吸熱媒体はこの吸
熱媒体循環手段によってスターリング冷凍機の吸熱部を
循環する。

【００１０】このため、請求項１又は２の空調装置で
は、放熱媒体循環手段や吸熱媒体循環手段を駆動するた
めに独自の駆動源を必要としない。また、空調装置を作
動させるべく駆動源を駆動させれば、放熱媒体循環手段
や吸熱媒体循環手段が同時に駆動されるため、独自の制
御装置も必要としない。請求項１又は２の空調装置にお
いて、スターリング冷凍機の駆動軸と放熱媒体循環手段
又は吸熱媒体循環手段の駆動軸とを共通化した場合に
は、さらなる構造の簡素化等が得られる。

【００１１】

【実施例】以下、各請求項記載の発明を具体化した実施
例１、２を図面を参照しつつ説明する。 （実施例１）この空調装置は、請求項１を具体化した車
両空調用のものであり、図１に示すように、一シリンダ
形のスターリング冷凍機１を備えたものである。このス
ターリング冷凍機１では、クランクケース１０内に駆動
軸１１が軸受１０ａ、１０ｂにより軸支され、駆動軸１
１の軸受１０ａ側一端は、軸封装置１０ｃを介してクラ
ンクケース１０外に延出されている。クランクケース１
０の軸受１０ａ側にはポンプケース４０、４１が接合さ
れており、ポンプケース４０、４１内に延出された駆動
軸１１は軸封装置４０ａを介してポンプケース４０、４
１外に延出され、継手１２により油圧モータ１３と接続
されている。この油圧モータ１３は、車両エンジン３
（図２参照）により駆動される図示しない油圧ポンプと
接続されている。

【００１２】クランクケース１０内において、駆動軸１
１には、カム１４ａ、１４ｃと、これらカム１４ａ、１
４ｃと所定の位相差を有するカム１４ｂとが固定され、
各カム１４ａ〜１４ｃにはロッド１５ａ〜１５ｃが回動
可能に接続されている。また、クランクケース１０には
単一のシリンダボア１６ａをもつシリンダブロック１６
が連結され、シリンダボア１６ａ内にはパワーピストン
１７とディスプレーサ１８とが摺動可能に２段に装備さ
れている。パワーピストン１７はロッド１５ａ、１５ｃ
と揺動可能に連結されており、ディスプレーサ１８はパ
ワーピストン１７内を摺動可能なロッド１５ｂと揺動可
能に連結されている。こうしてシリンダボア１６ａ内
は、パワーピストン１７とディスプレーサ１８との間が
放熱室２０とされ、ディスプレーサ１８とボアヘッドと
の間が吸熱室２１とされている。

【００１３】シリンダブロック１６には、放熱室２０周
りに放熱部としてのウォータジャケット２２が形成さ
れ、このウォータジャケット２２はポンプケース４０、
４１内に連通されている。ポンプケース４０、４１内で
は放熱媒体循環手段としてのインペラ４２が駆動軸１１
に固定されており、ウォータジャケット２２からポンプ
ケース４０、４１内に導かれた冷却水を配管２３内に導
入可能になしている。この配管２３は、図２に示すよう
に、ラジエータ５ａと接続された後、再びウォータジャ
ケット２２に接続されており、冷却水を循環可能になし
ている。

【００１４】なお、ラジエータ５ａの後方にはラジエー
タ５ｂが設けられ、このラジエータ５ｂは配管２６によ
りウォータポンプ２７を介して車両エンジン３のウォー
タジャケットと接続されている。このウォータジャケッ
トは配管２６によりヒータ３１に接続され、弁３２を介
して還流されるようになされている。ラジエータ５ａ、
５ｂの前方には図示しない冷却ファンが設けられてい
る。

【００１５】また、図１に示すように、シリンダブロッ
ク１６の吸熱室２１側には吸熱部として多数のフィン２
４が突設されている。このフィン２４全体は車室内冷却
用空気通路４内に配設され、空気通路４内には図示しな
いブロワが設けられている。さらに、シリンダブロック
１６には放熱室２０及び吸熱室２１と連通する再生器２
５が内蔵されており、放熱室２０、吸熱室２１、再生器
２５及びこれらの連通路には作動ガスとしての空気が密
閉されている。

【００１６】上記のように構成された車両空調装置で
は、車両エンジン３の駆動力が油圧ポンプを介して油圧
モータ１３に伝達され、油圧モータ１３により駆動軸１
１が作動されれば、カム１４ａ〜１４ｃによりパワーピ
ストン１７及びディスプレーサ１８が駆動される。ま
た、この車両空調装置では、駆動軸１１にインペラ４２
が固定されているため、油圧モータ１３を駆動させれ
ば、インペラ４２が同時に回転される。

【００１７】このとき、作動ガスは膨脹・圧縮が繰り返
されるとともに、フィン２４、ウォータジャケット２３
及び各再生器２５内で熱交換が行われるため、等温圧
縮、定積冷却、等温膨脹及び定積加熱が繰り返される。
ここで、乗員が冷房を所望しておれば、弁３２が閉じら
れ、ヒータ３１には車両エンジン３からの高温循環水は
循環されない。そして、作動ガスは等温膨張される際に
熱を吸収し、フィン２４は車室内冷却用空気通路４内に
直接配設されているため、フィン２４は吸熱媒体として
の車室内冷房用空気から作動ガスに熱を供給する。車室
内冷房用空気にしてみれば熱が奪われて冷却されること
となるため、車室内冷房用空気が冷却される。こうし
て、この車両空調装置では、車室内が冷房される。ま
た、この車両空調装置では、吸熱室２１側に形成された
フィン２４が車室内冷却用空気通路４内に直接配設され
ているため、他の冷媒の循環を必要とせず、熱損失が少
なく、車室冷房能力が向上する。

【００１８】他方、作動ガスは等温圧縮される際に加熱
されるため、ウォータジャケット２２は作動ガスから放
熱媒体としての冷却水に熱を放出する。この車両空調装
置では、スターリング冷凍機１を作動させる油圧モータ
１３がインペラ４２をも駆動し、放熱媒体としての冷却
水はこのインペラ４２によってスターリング冷凍機１の
ウォータジャケット２２を循環する。このため、この車
両空調装置では、インペラ４２を駆動するために独自の
駆動源を必要としない。また、車両空調装置を作動させ
るべく油圧モータ１３を駆動させれば、インペラ４２が
同時に回転されるため、独自の制御装置も必要としな
い。

【００１９】したがって、この車両空調装置では、構造
の簡素化、部品点数の削減、重量減少、製造コストの低
廉化等を実現することができる。また、この車両空調装
置では、ウォータジャケット２２に循環水を循環させる
配管２３のみが熱交換のために必要となるだけであり、
機器を簡易に接続することが可能となり、エンジンルー
ム内の自由度が向上する。

【００２０】なお、乗員が冷房ではなく、暖房を所望す
る場合には、油圧モータ１３が停止されるとともに、弁
３２が開けられる。これにより、ヒータ３１に車両エン
ジン３からの高温循環水が循環され、ブロアによって車
室内空気を加熱する。 （実施例２）この空調装置は、請求項１及び２を具体化
した車両空調用のものである。この車両空調装置では、
図３に示すように、実施例１と同様、ポンプケース４
０、４１内においてインペラ４２が駆動軸１１に固定さ
れている。

【００２１】また、この車両空調装置では、クランクケ
ース１０の軸受１０ｂ側にもポンプケース４３、４４が
接合されており、駆動軸１１は軸封装置４３ａを介して
ポンプケース４３、４４内に延出されている。そして、
シリンダブロック１６の吸熱室２１側には吸熱部として
ウォータジャケット２８が形成され、このウォータジャ
ケット２８はポンプケース４３、４４内に連通されてい
る。ポンプケース４３、４４内では吸熱媒体循環手段と
してのインペラ４５が駆動軸１１に固定されており、ウ
ォータジャケット２８からポンプケース４３、４４内に
導かれた冷却水を配管７内に導入可能になしている。こ
の配管７は、図４に示すように、クーラユニット９と接
続された後、再びウォータジャケット２８に接続されて
おり、冷却水を循環可能にしている。他の構成は実施例
１のものと同一であるため、同一符号を付して詳説は省
略する。

【００２２】この車両空調装置では、スターリング冷凍
機１を作動させる油圧モータ１３がインペラ４２ととも
にインペラ４５をも駆動する。このため、放熱媒体とし
ての冷却水はインペラ４２によりウォータジャケット２
２を循環し、吸熱媒体としての冷却水はインペラ４５に
よりウォータジャケット２８を循環する。このため、こ
の車両空調装置では、インペラ４２及びインペラ４５を
駆動するために独自の駆動源を必要としない。また、車
両空調装置を作動させるべく油圧モータ１３を駆動させ
れば、インペラ４２及びインペラ４５が同時に回転され
るため、独自の制御装置も必要としない。

【００２３】したがって、この車両空調装置において
も、構造の簡素化、部品点数の削減、重量減少、製造コ
ストの低廉化等を実現することができる。なお、上記実
施例１、２では選択的な冷房・暖房が可能な構成である
が、油圧モータ１３の運転と弁３２の開弁とを同時に行
えば、車室内の除湿等の空調を行い得る。

【００２４】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１又は２の
スターリング冷凍機を備えた空調装置では、放熱媒体循
環手段や吸熱媒体循環手段を駆動・制御するための独自
の駆動源及び制御装置を必要としないため、構造の簡素
化、部品点数の削減、重量減少、製造コストの低廉化等
を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の車両用空調装置の断面図である。

【図２】実施例１の車両用空調装置の模式全体構成図で
ある。

【図３】実施例２の車両用空調装置の断面図である。

【図４】実施例２の車両用空調装置の模式全体構成図で
ある。

【符号の説明】

１３…油圧モータ（駆動源） １…スターリング
冷凍機 ２４、２８…吸熱部（２４…フィン、２８…ウォータジ
ャケット） ２２…放熱部（ウォータジャケット）４２…インペラ
（放熱媒体循環手段） ４５…インペラ（吸熱媒体循環手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】駆動源により作動され、作動ガスの等温圧
   縮、定積冷却、等温膨張及び定積加熱を繰り返し、吸熱
   部により該作動ガスに熱を供給し、放熱部により該作動
   ガスから熱を放出するスターリング冷凍機を備え、該放
   熱部が放熱媒体循環手段により放熱媒体を循環させる空
   調装置において、 前記駆動源は前記放熱媒体循環手段を駆動すべく構成さ
   れていることを特徴とする空調装置。
2. 【請求項２】駆動源により作動され、作動ガスの等温圧
   縮、定積冷却、等温膨張及び定積加熱を繰り返し、吸熱
   部により該作動ガスに熱を供給し、放熱部により該作動
   ガスから熱を放出するスターリング冷凍機を備え、該吸
   熱部が吸熱媒体循環手段により吸熱媒体を循環させる空
   調装置において、 前記駆動源は前記吸熱媒体循環手段を駆動すべく構成さ
   れていることを特徴とする空調装置。