JPH1076840A - 自動車用空調装置 - Google Patents
自動車用空調装置Info
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- JPH1076840A JPH1076840A JP23692896A JP23692896A JPH1076840A JP H1076840 A JPH1076840 A JP H1076840A JP 23692896 A JP23692896 A JP 23692896A JP 23692896 A JP23692896 A JP 23692896A JP H1076840 A JPH1076840 A JP H1076840A
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- cooling
- heat exchanger
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 スターリング冷凍機を搭載した自動車用空調
装置において、熱交換効率を向上させ、熱交換の応答特
性を速めて車室内の急速冷房を可能にするとともに装置
の小型軽量化を実現することを目的とする。 【解決手段】 スターリング冷凍機15を備えた自動車
用冷房装置において、放熱用二次熱媒体をエンジン冷却
水とし、スターリング冷凍機15の吸熱器25の、一部
を構成するヘリウム等の一次熱媒体の流路である作動ガ
ス配管32を延長し、上記作動ガス配管32自身をを冷
房用熱交換器とすることを特徴とする。
装置において、熱交換効率を向上させ、熱交換の応答特
性を速めて車室内の急速冷房を可能にするとともに装置
の小型軽量化を実現することを目的とする。 【解決手段】 スターリング冷凍機15を備えた自動車
用冷房装置において、放熱用二次熱媒体をエンジン冷却
水とし、スターリング冷凍機15の吸熱器25の、一部
を構成するヘリウム等の一次熱媒体の流路である作動ガ
ス配管32を延長し、上記作動ガス配管32自身をを冷
房用熱交換器とすることを特徴とする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用空調装置
に関するもので、特に冷媒としてフロンを使用しない冷
凍機としてのスターリング冷凍機を搭載した自動車用空
調装置に関するものである。
に関するもので、特に冷媒としてフロンを使用しない冷
凍機としてのスターリング冷凍機を搭載した自動車用空
調装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、自動車用空調装置には、フロンを
冷媒に用いた蒸気圧縮式空調システムが採用されてい
る。しかしながら、近年、フロンによる環境問題から、
フロンを使わない空調システムが開発されつつある。そ
の1つに、ヘリウムや窒素等の自然ガスを熱媒体として
作動する、低公害でかつ高効率な、スターリング冷凍機
を搭載した空調システムが注目されている。このスター
リング冷凍機の構成と動作について説明する。スターリ
ング冷凍機15は、図6に示すように、圧縮シリンダー
16の上部(シリンダーヘッド16a)と圧縮ピストン
17との間に形成されるヘリウム等の作動ガスが圧縮さ
れ高温となる高温室18と、膨張シリンダー19の上部
(シリンダーヘッド19a)と膨張ピストン20との間
に形成される上記作動ガスが膨張させられ低温となる低
温室21と、高温室18と低温室21の温度隔壁となる
再生器22と、高温室18と再生器22とを結ぶガス流
路23aと、低温室21と再生器22とを結ぶガス流路
23bと、ガス流路23aの高温室18側に配設された
放熱器24と、ガス流路23bの低温室21側に配設さ
れた吸熱器25と、上記圧縮ピストン17と上記膨張ピ
ストン20を所定の位相差で往復運動させるためのクラ
ンク機構26を収納するクランク室27等を備えてい
る。なお、上記クランク機構26のクランク軸26a
は、自動車のエンジンまたは専用モーター等により回転
し、上記圧縮ピストン17と上記膨張ピストン20をそ
れぞれ往復運動させる。
冷媒に用いた蒸気圧縮式空調システムが採用されてい
る。しかしながら、近年、フロンによる環境問題から、
フロンを使わない空調システムが開発されつつある。そ
の1つに、ヘリウムや窒素等の自然ガスを熱媒体として
作動する、低公害でかつ高効率な、スターリング冷凍機
を搭載した空調システムが注目されている。このスター
リング冷凍機の構成と動作について説明する。スターリ
ング冷凍機15は、図6に示すように、圧縮シリンダー
16の上部(シリンダーヘッド16a)と圧縮ピストン
17との間に形成されるヘリウム等の作動ガスが圧縮さ
れ高温となる高温室18と、膨張シリンダー19の上部
(シリンダーヘッド19a)と膨張ピストン20との間
に形成される上記作動ガスが膨張させられ低温となる低
温室21と、高温室18と低温室21の温度隔壁となる
再生器22と、高温室18と再生器22とを結ぶガス流
路23aと、低温室21と再生器22とを結ぶガス流路
23bと、ガス流路23aの高温室18側に配設された
放熱器24と、ガス流路23bの低温室21側に配設さ
れた吸熱器25と、上記圧縮ピストン17と上記膨張ピ
ストン20を所定の位相差で往復運動させるためのクラ
ンク機構26を収納するクランク室27等を備えてい
る。なお、上記クランク機構26のクランク軸26a
は、自動車のエンジンまたは専用モーター等により回転
し、上記圧縮ピストン17と上記膨張ピストン20をそ
れぞれ往復運動させる。
【0003】次に、スターリング冷凍機15の作動行程
を図7を用いて説明する。図7に示すように、クランク
軸26aが1→2→3→4と回転するに従って、スター
リング冷凍機15の作動行程は順に、圧縮行程(1→
2)、等容移行(2→3)、膨張行程(3→4)、等容
移行(4→1)と進行し、クランク軸26aが一回転す
ると、上記作動行程は再度圧縮行程(1→2)に戻る。
なお、図5では、ピストンの動きを模式的に直線で示し
ているが、実際のピストンの運動は正弦波的である。な
お、以下の説明で、圧縮ピストン17がシリンダーヘッ
ド16aへ向かって移動する場合と、膨張ピストン20
がシリンダーヘッド19aへ向かって移動する場合をピ
ストンが「上昇する」と表現し、圧縮ピストン17がシ
リンダーヘッド16aから遠ざかるように移動する場合
と、膨張ピストン20がシリンダーヘッド19aから遠
ざかるように移動する場合をピストンが「下降する」と
表現する。圧縮行程(1→2)では、膨張ピストン20
がほぼ静止しており、圧縮ピストン17が上昇するの
で、ヘリウム等の作動ガスは圧縮されて容積が減少す
る。そのとき、発生した熱は、放熱器24を介して放熱
される。等容移行(2→3)では、膨張ピストン20が
下降し、圧縮ピストン17が上昇するので、上記作動ガ
スは容積一定のまま高温室18から低温室21へ移送さ
れる。そのとき、高温室18の高温ガスは再生器22に
放熱し、低温ガスとなって低温室21へ流入する。膨張
行程(3→4)では、圧縮ピストン17がほぼ静止して
おり、膨張ピストン20が下降するので、上記作動ガス
は膨張させられて容積が増加する。そのとき、発生した
冷熱は、吸熱器25を介して吸収され、吸熱器25の外
側は冷却される。等容移行(4→1)では、膨張ピスト
ン20が上昇し、圧縮ピストン17が下降するので、上
記作動ガスは容積一定のまま低温室21から高温室18
へ移送される。そのとき、低温室21の低温ガスは、再
生器22において上述した等容移行(2→3)の行程で
上記再生器22に蓄積された熱を吸収し、高温ガスとな
って高温室18へ流入する。
を図7を用いて説明する。図7に示すように、クランク
軸26aが1→2→3→4と回転するに従って、スター
リング冷凍機15の作動行程は順に、圧縮行程(1→
2)、等容移行(2→3)、膨張行程(3→4)、等容
移行(4→1)と進行し、クランク軸26aが一回転す
ると、上記作動行程は再度圧縮行程(1→2)に戻る。
なお、図5では、ピストンの動きを模式的に直線で示し
ているが、実際のピストンの運動は正弦波的である。な
お、以下の説明で、圧縮ピストン17がシリンダーヘッ
ド16aへ向かって移動する場合と、膨張ピストン20
がシリンダーヘッド19aへ向かって移動する場合をピ
ストンが「上昇する」と表現し、圧縮ピストン17がシ
リンダーヘッド16aから遠ざかるように移動する場合
と、膨張ピストン20がシリンダーヘッド19aから遠
ざかるように移動する場合をピストンが「下降する」と
表現する。圧縮行程(1→2)では、膨張ピストン20
がほぼ静止しており、圧縮ピストン17が上昇するの
で、ヘリウム等の作動ガスは圧縮されて容積が減少す
る。そのとき、発生した熱は、放熱器24を介して放熱
される。等容移行(2→3)では、膨張ピストン20が
下降し、圧縮ピストン17が上昇するので、上記作動ガ
スは容積一定のまま高温室18から低温室21へ移送さ
れる。そのとき、高温室18の高温ガスは再生器22に
放熱し、低温ガスとなって低温室21へ流入する。膨張
行程(3→4)では、圧縮ピストン17がほぼ静止して
おり、膨張ピストン20が下降するので、上記作動ガス
は膨張させられて容積が増加する。そのとき、発生した
冷熱は、吸熱器25を介して吸収され、吸熱器25の外
側は冷却される。等容移行(4→1)では、膨張ピスト
ン20が上昇し、圧縮ピストン17が下降するので、上
記作動ガスは容積一定のまま低温室21から高温室18
へ移送される。そのとき、低温室21の低温ガスは、再
生器22において上述した等容移行(2→3)の行程で
上記再生器22に蓄積された熱を吸収し、高温ガスとな
って高温室18へ流入する。
【0004】上述したスターリング冷凍機を自動車用空
調システムに搭載しようとする場合には、例えば、自動
車のエンジンまたは専用モーター等を駆動源として、ス
ターリング冷凍機を作動させ、ヘリウム等の作動ガスに
上述した熱サイクルを行わせるものである。図8は、ス
ターリング冷凍機15を用いた自動車用空調装置の一構
成例を示すものである。但し、同図において、スターリ
ング冷凍機15の再生器22及びガス流路23a,23
b等は省略した。この自動車用空調装置は、車室内の空
気を取り込むファン3と冷房用熱交換器1とミックスド
ア4を設けた暖房用熱交換器2等を有するエアコンユニ
ット5と、スターリング冷凍機15と、スターリング冷
凍機15の吸熱器25に配設された水冷式熱交換器28
と、上記水冷式熱交換器28で冷却された不凍液を上記
冷房用熱交換器1に循環させる循環ポンプ30および水
配管31a,31bと、スターリング冷凍機15の放熱
器24に配設された水冷式熱交換器29と、ラジエータ
ー12と、上記水冷式熱交換器29で温められた循環水
を上記暖房用熱交換器2と上記ラジエーター12とに循
環させる循環ポンプ13および水配管14a,14b,
14cを備えている。なお、上記エアコンユニット5
は、ダクト6により車室内空気導入口7と、ダクト8に
より温調風吹出口と接続されている。
調システムに搭載しようとする場合には、例えば、自動
車のエンジンまたは専用モーター等を駆動源として、ス
ターリング冷凍機を作動させ、ヘリウム等の作動ガスに
上述した熱サイクルを行わせるものである。図8は、ス
ターリング冷凍機15を用いた自動車用空調装置の一構
成例を示すものである。但し、同図において、スターリ
ング冷凍機15の再生器22及びガス流路23a,23
b等は省略した。この自動車用空調装置は、車室内の空
気を取り込むファン3と冷房用熱交換器1とミックスド
ア4を設けた暖房用熱交換器2等を有するエアコンユニ
ット5と、スターリング冷凍機15と、スターリング冷
凍機15の吸熱器25に配設された水冷式熱交換器28
と、上記水冷式熱交換器28で冷却された不凍液を上記
冷房用熱交換器1に循環させる循環ポンプ30および水
配管31a,31bと、スターリング冷凍機15の放熱
器24に配設された水冷式熱交換器29と、ラジエータ
ー12と、上記水冷式熱交換器29で温められた循環水
を上記暖房用熱交換器2と上記ラジエーター12とに循
環させる循環ポンプ13および水配管14a,14b,
14cを備えている。なお、上記エアコンユニット5
は、ダクト6により車室内空気導入口7と、ダクト8に
より温調風吹出口と接続されている。
【0005】次に、以上の構成の自動車用空調装置の動
作について説明する。冷房時には、スターリング冷凍機
15の吸熱器25に配設された水冷式熱交換器28にお
いて、一次熱媒体であるヘリウム等の作動ガスが膨張さ
せられることにより発生した冷熱が二次熱媒体である不
凍液に伝達され、上記不凍液は冷却される。そして、冷
却された上記不凍液は、循環ポンプ30と水配管31a
によって冷房用熱交換器4に導かれ、車室内空気導入口
7からダクト6を通ってエアコンユニット5内のファン
3により取り込まれた車内の空気と熱交換を行ない、上
記冷却された空気はエアコンユニット5からダクト8を
通り温調風吹出口9より車室内に送られ、車室内が冷房
される。なお、熱交換された上記不凍液は、水配管31
bにより、上記水冷式熱交換器28に戻る。一方、暖房
時には、スターリング冷凍機15の放熱器24に配設さ
れた水冷式熱交換器29において、上記作動ガスが圧縮
させられることにより発生した熱が二次熱媒体である不
凍液に伝達され、上記不凍液は、循環ポンプ13と水配
管14bによって暖房用熱交換器2を循環し、水配管1
4cによりラジエーター12に導かれ冷却され、水配管
14aによって上記水冷式熱交換器29に戻る。なお、
図8では、簡単のため、冷房時の二次熱媒体の流れと暖
房時の循環水の流れを同時に図示しているが、実際に
は、図8に図示していない迂回路や電磁弁等により、冷
房時の流路と暖房時の流路は異なっていることは言うま
でもない。
作について説明する。冷房時には、スターリング冷凍機
15の吸熱器25に配設された水冷式熱交換器28にお
いて、一次熱媒体であるヘリウム等の作動ガスが膨張さ
せられることにより発生した冷熱が二次熱媒体である不
凍液に伝達され、上記不凍液は冷却される。そして、冷
却された上記不凍液は、循環ポンプ30と水配管31a
によって冷房用熱交換器4に導かれ、車室内空気導入口
7からダクト6を通ってエアコンユニット5内のファン
3により取り込まれた車内の空気と熱交換を行ない、上
記冷却された空気はエアコンユニット5からダクト8を
通り温調風吹出口9より車室内に送られ、車室内が冷房
される。なお、熱交換された上記不凍液は、水配管31
bにより、上記水冷式熱交換器28に戻る。一方、暖房
時には、スターリング冷凍機15の放熱器24に配設さ
れた水冷式熱交換器29において、上記作動ガスが圧縮
させられることにより発生した熱が二次熱媒体である不
凍液に伝達され、上記不凍液は、循環ポンプ13と水配
管14bによって暖房用熱交換器2を循環し、水配管1
4cによりラジエーター12に導かれ冷却され、水配管
14aによって上記水冷式熱交換器29に戻る。なお、
図8では、簡単のため、冷房時の二次熱媒体の流れと暖
房時の循環水の流れを同時に図示しているが、実際に
は、図8に図示していない迂回路や電磁弁等により、冷
房時の流路と暖房時の流路は異なっていることは言うま
でもない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スター
リング冷凍機15を搭載した自動車用空調装置は、従来
のフロンを冷媒に用いた蒸気圧縮式空調システムに比
べ、やや大きめであり、装置の小型軽量化が求められて
いる。また、上述したように、エアコンユニット5内の
冷房用熱交換器1や暖房用熱交換器2と熱交換を行なっ
ているのは、スターリング冷凍機15の放熱器24及び
吸熱器25を流れる一次熱媒体であるヘリウム等の作動
ガスではなく、水冷式熱交換器28,29を流れる不凍
液等の二次熱媒体である。したがって、スターリング冷
凍機15を搭載した自動車用空調装置においては、一次
熱媒体と二次熱媒体の熱交換における伝熱ロスが生じて
しまう。それに、二次熱媒体の水配管系は熱容量が大き
いため、特に冷房時において、上記空調装置の立上がり
が遅いという問題があった。
リング冷凍機15を搭載した自動車用空調装置は、従来
のフロンを冷媒に用いた蒸気圧縮式空調システムに比
べ、やや大きめであり、装置の小型軽量化が求められて
いる。また、上述したように、エアコンユニット5内の
冷房用熱交換器1や暖房用熱交換器2と熱交換を行なっ
ているのは、スターリング冷凍機15の放熱器24及び
吸熱器25を流れる一次熱媒体であるヘリウム等の作動
ガスではなく、水冷式熱交換器28,29を流れる不凍
液等の二次熱媒体である。したがって、スターリング冷
凍機15を搭載した自動車用空調装置においては、一次
熱媒体と二次熱媒体の熱交換における伝熱ロスが生じて
しまう。それに、二次熱媒体の水配管系は熱容量が大き
いため、特に冷房時において、上記空調装置の立上がり
が遅いという問題があった。
【0007】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたもので、低公害で高効率なスターリング冷凍
機を搭載し、なおかつ、小型で冷房時の熱交換効率がよ
く、また、応答特性も向上させた自動車用空調装置を提
供することを目的とする。
てなされたもので、低公害で高効率なスターリング冷凍
機を搭載し、なおかつ、小型で冷房時の熱交換効率がよ
く、また、応答特性も向上させた自動車用空調装置を提
供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に記載
の自動車用冷房装置は、一次熱媒体により、少なくと
も、高温室、放熱器、再生器、吸熱器、低温室間で熱の
移動を行ない、放熱器及び吸熱器を二次熱媒体で熱交換
するスターリング冷凍機を備えた自動車用冷房装置にお
いて、放熱用二次熱媒体をエンジン冷却水とし、吸熱器
自体を冷房用熱交換器としたことを特徴とする。
の自動車用冷房装置は、一次熱媒体により、少なくと
も、高温室、放熱器、再生器、吸熱器、低温室間で熱の
移動を行ない、放熱器及び吸熱器を二次熱媒体で熱交換
するスターリング冷凍機を備えた自動車用冷房装置にお
いて、放熱用二次熱媒体をエンジン冷却水とし、吸熱器
自体を冷房用熱交換器としたことを特徴とする。
【0009】本発明の請求項2に記載の自動車用空調装
置は、一次熱媒体により、少なくとも、高温室、放熱
器、再生器、吸熱器、低温室間で熱の移動を行ない、放
熱器及び吸熱器を二次熱媒体で熱交換するスターリング
冷凍機を備えた自動車用冷房装置において、放熱用二次
熱媒体をエンジン冷却水とし、吸熱器自体を冷房用熱交
換器とし、上記冷房用熱交換器と暖房用熱交換器を含む
ユニットをエンジンルームに配置したことを特徴とす
る。
置は、一次熱媒体により、少なくとも、高温室、放熱
器、再生器、吸熱器、低温室間で熱の移動を行ない、放
熱器及び吸熱器を二次熱媒体で熱交換するスターリング
冷凍機を備えた自動車用冷房装置において、放熱用二次
熱媒体をエンジン冷却水とし、吸熱器自体を冷房用熱交
換器とし、上記冷房用熱交換器と暖房用熱交換器を含む
ユニットをエンジンルームに配置したことを特徴とす
る。
【0010】また、本発明の請求項3に記載の自動車用
空調装置は、一次熱媒体により、少なくとも、高温室、
放熱器、再生器、吸熱器、低温室間で熱の移動を行な
い、放熱器及び吸熱器を二次熱媒体で熱交換するスター
リング冷凍機を備えた自動車用冷房装置において、放熱
用二次熱媒体をエンジン冷却水とし、吸熱器と冷房用熱
交換器をヒートパイプで結合し、上記冷房用熱交換器と
暖房用熱交換器を含むユニットを車室に配置したことを
特徴とする。
空調装置は、一次熱媒体により、少なくとも、高温室、
放熱器、再生器、吸熱器、低温室間で熱の移動を行な
い、放熱器及び吸熱器を二次熱媒体で熱交換するスター
リング冷凍機を備えた自動車用冷房装置において、放熱
用二次熱媒体をエンジン冷却水とし、吸熱器と冷房用熱
交換器をヒートパイプで結合し、上記冷房用熱交換器と
暖房用熱交換器を含むユニットを車室に配置したことを
特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て、図面に基づき説明する。なお、以下の説明中、従来
例と同一の構成については同一符号を用いて説明する。
て、図面に基づき説明する。なお、以下の説明中、従来
例と同一の構成については同一符号を用いて説明する。
【0012】実施の形態1.図1は、本発明の実施の形
態1を説明するための図である。この自動車用空調装置
は、車室内の空気を取り込むファン3と冷房用熱交換器
1とミックスドア4を設けた暖房用熱交換器2等を有す
るエアコンユニット5と、スターリング冷凍機15と、
ヘリウム等の一次熱媒体の流路である作動ガス配管32
の一部である配管32a,32bと、低温側熱交換器3
3と、上記スターリング冷凍機15の放熱部24に配設
された水冷式熱交換器29と、ラジエーター12と、上
記水冷式熱交換器29で温められた二次熱媒体であるエ
ンジン冷却水を上記暖房用熱交換器2と上記ラジエータ
ー12とに循環させる循環ポンプ13および水配管14
a,14b,14cを備えている。なお、上記エアコン
ユニット5は、隔壁10によりエンジンルームと隔てら
れた車室内に配置されており、ダクト6により車室内空
気導入口7と、ダクト8により温調風吹出口と接続され
ている。また、図2は、上記低温側熱交換器33の構成
の概略を示す図である。この低温側熱交換器33は、上
記エアコンユニット5側に延長された上記スターリング
冷凍機15の吸熱部を構成するヘリウム等の一次熱媒体
の流路である作動ガス配管32の往路にあたる配管32
aと上記作動ガス配管32のエアコンユニット5からの
帰還路にあたる配管32bとの中間部にあたる配管32
cと上記配管32cを両側から挟持するように配設され
た多数の突起部を有するフィン34a及びフィン34b
等からなる。そして、上記フィン34a及び上記フィン
34bは、各突起部の配列方向は、図2から明らかなよ
うに、エアコンユニット5内の空気流の方向と平行にな
るように配設されている。
態1を説明するための図である。この自動車用空調装置
は、車室内の空気を取り込むファン3と冷房用熱交換器
1とミックスドア4を設けた暖房用熱交換器2等を有す
るエアコンユニット5と、スターリング冷凍機15と、
ヘリウム等の一次熱媒体の流路である作動ガス配管32
の一部である配管32a,32bと、低温側熱交換器3
3と、上記スターリング冷凍機15の放熱部24に配設
された水冷式熱交換器29と、ラジエーター12と、上
記水冷式熱交換器29で温められた二次熱媒体であるエ
ンジン冷却水を上記暖房用熱交換器2と上記ラジエータ
ー12とに循環させる循環ポンプ13および水配管14
a,14b,14cを備えている。なお、上記エアコン
ユニット5は、隔壁10によりエンジンルームと隔てら
れた車室内に配置されており、ダクト6により車室内空
気導入口7と、ダクト8により温調風吹出口と接続され
ている。また、図2は、上記低温側熱交換器33の構成
の概略を示す図である。この低温側熱交換器33は、上
記エアコンユニット5側に延長された上記スターリング
冷凍機15の吸熱部を構成するヘリウム等の一次熱媒体
の流路である作動ガス配管32の往路にあたる配管32
aと上記作動ガス配管32のエアコンユニット5からの
帰還路にあたる配管32bとの中間部にあたる配管32
cと上記配管32cを両側から挟持するように配設され
た多数の突起部を有するフィン34a及びフィン34b
等からなる。そして、上記フィン34a及び上記フィン
34bは、各突起部の配列方向は、図2から明らかなよ
うに、エアコンユニット5内の空気流の方向と平行にな
るように配設されている。
【0013】上記構造の自動車用空調装置の動作につい
て説明する。冷房時には、スターリング冷凍機15の吸
熱部を構成するヘリウム等の一次熱媒体の流路である作
動ガス配管32には、上述したように、低温室21で膨
張させられ冷却された上記作動ガスが流れている。上記
冷却された作動ガスは、配管32aを経て、低温側熱交
換器33を構成する配管32cとフィン34a及びフィ
ン34bを冷却し、配管32bを経てスターリング冷凍
機15の再生器22(図示せず)に送られる。上記低温
側熱交換器33においては、車内空気導入口7よりダク
ト6を経て、エアコンユニット5内のファン6により取
り込まれた車内の空気は、上記フィン34a,34bと
熱交換を行ない、上記冷却された空気は、エアコンユニ
ット5よりダクト8を経て温調風取出口9より車室内に
送られ、車室内が冷房される。次に、暖房時には、上記
作動ガスが圧縮させられることにより発生した熱は、ス
ターリング冷凍機15の放熱器24に配設された水冷式
熱交換器29においてエンジン冷却水と熱交換し、上記
エンジン冷却水を温める。そして、上記温められたエン
ジン冷却水は、循環ポンプ13と水配管14bによって
暖房用熱交換器2に導かれ、エアコンユニット5内に取
り込まれた車内の空気と熱交換を行なった後、水配管1
4cによりラジエーター12に導かれて冷却され、水配
管14aによって上記水冷式熱交換器29に戻る。暖房
用熱交換器2において温められた空気は、エアコンユニ
ット5よりダクト8を経て温調風取出口9より車室内に
送られ、車室内が暖房される。また、冷房時の温度調整
を行なう場合や除湿暖房時には、上述した冷房のサイク
ルと暖房のサイクルが同時に稼動する。すなわち、この
自動車用空調装置では、図1に示すように、エアコンユ
ニット5は、低温側熱交換器1の空気下流にミックスド
ア4を備えた暖房用熱交換器2を配置した構造になって
いるので、例えば、冷房時の温度調整を行なう場合に
は、スターリング冷凍機15を作動させ、エアコンユニ
ット5に導入された車室内の空気を低温用熱交換器33
によって冷却するとともに、上記冷却された空気の一部
を、更に、エンジン11で温められたエンジン冷却水の
熱を暖房用熱交換器2において熱交換し、上記低温用熱
交換器33によって冷却された空気と混合することで、
車室内に送る空気の温度を適度に調整することができ
る。このときの上記空気の温度調整は、上記暖房用熱交
換器2に設置されたミックスドア4の開閉度の制御と、
エアコンユニット5上部に配設されたファン3の風量調
節により行なわれる。また、除湿暖房は、エアコンユニ
ット5に導入された室内の空気を一旦冷却し、上記空気
に含まれている水分を減少させてから、上記水分の少な
い空気を温めるものであるが、その動作については、上
述した冷房時の温度調整の場合と全く同様である。
て説明する。冷房時には、スターリング冷凍機15の吸
熱部を構成するヘリウム等の一次熱媒体の流路である作
動ガス配管32には、上述したように、低温室21で膨
張させられ冷却された上記作動ガスが流れている。上記
冷却された作動ガスは、配管32aを経て、低温側熱交
換器33を構成する配管32cとフィン34a及びフィ
ン34bを冷却し、配管32bを経てスターリング冷凍
機15の再生器22(図示せず)に送られる。上記低温
側熱交換器33においては、車内空気導入口7よりダク
ト6を経て、エアコンユニット5内のファン6により取
り込まれた車内の空気は、上記フィン34a,34bと
熱交換を行ない、上記冷却された空気は、エアコンユニ
ット5よりダクト8を経て温調風取出口9より車室内に
送られ、車室内が冷房される。次に、暖房時には、上記
作動ガスが圧縮させられることにより発生した熱は、ス
ターリング冷凍機15の放熱器24に配設された水冷式
熱交換器29においてエンジン冷却水と熱交換し、上記
エンジン冷却水を温める。そして、上記温められたエン
ジン冷却水は、循環ポンプ13と水配管14bによって
暖房用熱交換器2に導かれ、エアコンユニット5内に取
り込まれた車内の空気と熱交換を行なった後、水配管1
4cによりラジエーター12に導かれて冷却され、水配
管14aによって上記水冷式熱交換器29に戻る。暖房
用熱交換器2において温められた空気は、エアコンユニ
ット5よりダクト8を経て温調風取出口9より車室内に
送られ、車室内が暖房される。また、冷房時の温度調整
を行なう場合や除湿暖房時には、上述した冷房のサイク
ルと暖房のサイクルが同時に稼動する。すなわち、この
自動車用空調装置では、図1に示すように、エアコンユ
ニット5は、低温側熱交換器1の空気下流にミックスド
ア4を備えた暖房用熱交換器2を配置した構造になって
いるので、例えば、冷房時の温度調整を行なう場合に
は、スターリング冷凍機15を作動させ、エアコンユニ
ット5に導入された車室内の空気を低温用熱交換器33
によって冷却するとともに、上記冷却された空気の一部
を、更に、エンジン11で温められたエンジン冷却水の
熱を暖房用熱交換器2において熱交換し、上記低温用熱
交換器33によって冷却された空気と混合することで、
車室内に送る空気の温度を適度に調整することができ
る。このときの上記空気の温度調整は、上記暖房用熱交
換器2に設置されたミックスドア4の開閉度の制御と、
エアコンユニット5上部に配設されたファン3の風量調
節により行なわれる。また、除湿暖房は、エアコンユニ
ット5に導入された室内の空気を一旦冷却し、上記空気
に含まれている水分を減少させてから、上記水分の少な
い空気を温めるものであるが、その動作については、上
述した冷房時の温度調整の場合と全く同様である。
【0014】本実施の形態によれば、上述したように、
作動ガス配管32を空調ユニット内に導入し、ヘリウム
ガス等の一次熱媒体と車室内から取り込まれた空気との
熱交換を行なうようにしているため、熱交換効率が大幅
に向上するとともに、熱交換の応答特性も改善されるの
で、車室内の急速冷房もでき、除湿暖房の立上がりも速
めることができる。また、冷房用の二次熱媒体が不要と
なるため、吸熱器側の水冷式熱交換器や二次熱媒体を循
環させるための循環ポンプ及び配管も不要となり、装置
の小型軽量化が実現できるばかりでなく、システム構成
が簡単になるので、装置のメンテナンスも容易になる。
作動ガス配管32を空調ユニット内に導入し、ヘリウム
ガス等の一次熱媒体と車室内から取り込まれた空気との
熱交換を行なうようにしているため、熱交換効率が大幅
に向上するとともに、熱交換の応答特性も改善されるの
で、車室内の急速冷房もでき、除湿暖房の立上がりも速
めることができる。また、冷房用の二次熱媒体が不要と
なるため、吸熱器側の水冷式熱交換器や二次熱媒体を循
環させるための循環ポンプ及び配管も不要となり、装置
の小型軽量化が実現できるばかりでなく、システム構成
が簡単になるので、装置のメンテナンスも容易になる。
【0015】実施の形態2.図3は、本発明の実施の形
態2を説明するための図である。この自動車用空調装置
は、エアコンユニット5をエンジンルーム内に配置した
ものである。上述したように、本発明の自動車用空調装
置は、吸熱器側の水冷式熱交換器や二次熱媒体を循環さ
せるための循環ポンプ及び配管がないので小型であるか
ら、エアコンユニット5をエンジンルーム内に配置する
ことができるため、車室内の空間に余裕ができ、車室内
を広く使うことができる。
態2を説明するための図である。この自動車用空調装置
は、エアコンユニット5をエンジンルーム内に配置した
ものである。上述したように、本発明の自動車用空調装
置は、吸熱器側の水冷式熱交換器や二次熱媒体を循環さ
せるための循環ポンプ及び配管がないので小型であるか
ら、エアコンユニット5をエンジンルーム内に配置する
ことができるため、車室内の空間に余裕ができ、車室内
を広く使うことができる。
【0016】実施の形態3.図4は、本発明の実施の形
態3を説明するための図である。この自動車用空調装置
は、冷房用熱交換器36と暖房用熱交換器2を備えたエ
アコンユニット5を車室内に配置し、上記冷房用熱交換
器36とスターリング冷凍機15の吸熱部25とをヒー
トパイプ35で結合したものである。また、エンジン冷
却水を暖房用熱交換器2に送る循環ポンプ13及び水配
管14e,14d,14cと、上記冷却水を暖房用熱交
換器2から水冷式熱交換器29に送る水配管14bと、
水冷式熱交換器29で温められた上記冷却水をラジエー
ター12に送る水配管14a等を備えている。また、上
記ヒートパイプ35は、図5に示すように、スターリン
グ冷凍機15の吸熱部25を構成するヘリウム等の一次
熱媒体の流路である作動ガス配管37と結合する複数の
管に分岐した管状の接触部35aと、単管からなる中央
部35bと、上記冷房用熱交換器36と結合する複数の
管に分岐した環状の接触部35cとからなり、上記中央
部35bにおいて隔壁10を貫通している。なお、上記
ヒートパイプ35の内部にはエーテル等の低融点の液体
が封入されている。
態3を説明するための図である。この自動車用空調装置
は、冷房用熱交換器36と暖房用熱交換器2を備えたエ
アコンユニット5を車室内に配置し、上記冷房用熱交換
器36とスターリング冷凍機15の吸熱部25とをヒー
トパイプ35で結合したものである。また、エンジン冷
却水を暖房用熱交換器2に送る循環ポンプ13及び水配
管14e,14d,14cと、上記冷却水を暖房用熱交
換器2から水冷式熱交換器29に送る水配管14bと、
水冷式熱交換器29で温められた上記冷却水をラジエー
ター12に送る水配管14a等を備えている。また、上
記ヒートパイプ35は、図5に示すように、スターリン
グ冷凍機15の吸熱部25を構成するヘリウム等の一次
熱媒体の流路である作動ガス配管37と結合する複数の
管に分岐した管状の接触部35aと、単管からなる中央
部35bと、上記冷房用熱交換器36と結合する複数の
管に分岐した環状の接触部35cとからなり、上記中央
部35bにおいて隔壁10を貫通している。なお、上記
ヒートパイプ35の内部にはエーテル等の低融点の液体
が封入されている。
【0017】上記構造の自動車用空調装置の動作につい
て説明する。冷房時には、上記冷却された作動ガスは、
作動ガス配管37において、上記ヒートパイプ35の接
触部35aと熱交換し、ヒートパイプ35内のエーテル
を冷却する。上記接触部35aでエーテルに伝達された
冷熱は、中央部35bを経て、冷房用熱交換器36に結
合しているヒートパイプ35の接触部35c内のエーテ
ルに伝達され、上記冷房用熱交換器36を冷却する。そ
して、車内空気導入口7よりダクト6を経てエアコンユ
ニット5内のファン6により取り込まれた車内の空気
は、上記冷房用熱交換器36と熱交換を行ない、上記冷
却された空気は、エアコンユニット5よりダクト8を経
て温調風取出口9より車室内に送られ、車室内が冷房さ
れる。また、暖房はエンジン11の排熱により行なう。
すなわち、エンジン11の排熱により温められたエンジ
ン冷却水を、循環ポンプ13と水配管14d,14cに
より暖房用熱交換器2に送り、更に水配管14b,14
aにより、水冷式熱交換器29を経てラジエーター12
で冷却した後、水配管14aによりエンジン11に戻る
ようにする。そして、上記暖房用熱交換器2において、
上記冷却水とエアコンユニット5内のファン3により取
り込まれた車内の空気との熱交換を行ない、車室内を暖
房する。
て説明する。冷房時には、上記冷却された作動ガスは、
作動ガス配管37において、上記ヒートパイプ35の接
触部35aと熱交換し、ヒートパイプ35内のエーテル
を冷却する。上記接触部35aでエーテルに伝達された
冷熱は、中央部35bを経て、冷房用熱交換器36に結
合しているヒートパイプ35の接触部35c内のエーテ
ルに伝達され、上記冷房用熱交換器36を冷却する。そ
して、車内空気導入口7よりダクト6を経てエアコンユ
ニット5内のファン6により取り込まれた車内の空気
は、上記冷房用熱交換器36と熱交換を行ない、上記冷
却された空気は、エアコンユニット5よりダクト8を経
て温調風取出口9より車室内に送られ、車室内が冷房さ
れる。また、暖房はエンジン11の排熱により行なう。
すなわち、エンジン11の排熱により温められたエンジ
ン冷却水を、循環ポンプ13と水配管14d,14cに
より暖房用熱交換器2に送り、更に水配管14b,14
aにより、水冷式熱交換器29を経てラジエーター12
で冷却した後、水配管14aによりエンジン11に戻る
ようにする。そして、上記暖房用熱交換器2において、
上記冷却水とエアコンユニット5内のファン3により取
り込まれた車内の空気との熱交換を行ない、車室内を暖
房する。
【0018】本実施の形態によれば、上述したように、
スターリング冷凍機15の吸熱部25を構成する作動ガ
ス配管32と空調ユニット内の暖房用熱交換器とを、ヒ
ートパイプ35により結合し、車室内から取り込まれた
空気との熱交換を行なうようにしているため、二次熱媒
体を循環させる必要がないので、熱交換効率が向上する
とともに、熱交換の応答特性もよいので、車室内の急速
冷房もでき、除湿暖房の立上がりも速い。また、冷房用
の二次熱媒体が不要となるため、吸熱器側の水冷式熱交
換器や二次熱媒体を循環させるための循環ポンプ及び配
管も不要となり、装置の小型軽量化が実現できる。
スターリング冷凍機15の吸熱部25を構成する作動ガ
ス配管32と空調ユニット内の暖房用熱交換器とを、ヒ
ートパイプ35により結合し、車室内から取り込まれた
空気との熱交換を行なうようにしているため、二次熱媒
体を循環させる必要がないので、熱交換効率が向上する
とともに、熱交換の応答特性もよいので、車室内の急速
冷房もでき、除湿暖房の立上がりも速い。また、冷房用
の二次熱媒体が不要となるため、吸熱器側の水冷式熱交
換器や二次熱媒体を循環させるための循環ポンプ及び配
管も不要となり、装置の小型軽量化が実現できる。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項1
に記載の自動車用冷房装置は、スターリング冷凍機を備
えた自動車用冷房装置において、放熱用二次熱媒体をエ
ンジン冷却水とし、吸熱器自体を冷房用熱交換器とした
ことで、熱交換効率が大幅に向上するとともに、熱交換
の応答特性も改善されたので、車室内の急速冷房もで
き、除湿暖房の立上がりも速めることができる。また、
冷房用の二次熱媒体が不要となるため、吸熱器側の水冷
式熱交換器や二次熱媒体を循環させるための循環ポンプ
及び配管も不要となり、装置の小型軽量化が実現でき
る。
に記載の自動車用冷房装置は、スターリング冷凍機を備
えた自動車用冷房装置において、放熱用二次熱媒体をエ
ンジン冷却水とし、吸熱器自体を冷房用熱交換器とした
ことで、熱交換効率が大幅に向上するとともに、熱交換
の応答特性も改善されたので、車室内の急速冷房もで
き、除湿暖房の立上がりも速めることができる。また、
冷房用の二次熱媒体が不要となるため、吸熱器側の水冷
式熱交換器や二次熱媒体を循環させるための循環ポンプ
及び配管も不要となり、装置の小型軽量化が実現でき
る。
【0020】また、本発明の請求項2に記載の自動車用
空調装置は、スターリング冷凍機を備えた自動車用空調
装置において、放熱用二次熱媒体をエンジン冷却水と
し、吸熱器自体を冷房用熱交換器とし、上記冷房用熱交
換器と暖房用熱交換器を含むユニットをエンジンルーム
に配置したので、車室内を広く使うことができる。
空調装置は、スターリング冷凍機を備えた自動車用空調
装置において、放熱用二次熱媒体をエンジン冷却水と
し、吸熱器自体を冷房用熱交換器とし、上記冷房用熱交
換器と暖房用熱交換器を含むユニットをエンジンルーム
に配置したので、車室内を広く使うことができる。
【0021】また、本発明の請求項3に記載の自動車用
空調装置は、放熱用二次熱媒体をエンジン冷却水とし、
吸熱器と冷房用熱交換器をヒートパイプで結合し、上記
冷房用熱交換器と暖房用熱交換器を含むユニットを車室
に配置したので、熱交換効率が向上するとともに、車室
内の急速冷房もでき、除湿暖房の立上がりも速めること
ができる。また、冷房用の二次熱媒体が不要となるた
め、吸熱器側の水冷式熱交換器や二次熱媒体を循環させ
るための循環ポンプ及び配管も不要となり、装置の小型
軽量化が実現できる。
空調装置は、放熱用二次熱媒体をエンジン冷却水とし、
吸熱器と冷房用熱交換器をヒートパイプで結合し、上記
冷房用熱交換器と暖房用熱交換器を含むユニットを車室
に配置したので、熱交換効率が向上するとともに、車室
内の急速冷房もでき、除湿暖房の立上がりも速めること
ができる。また、冷房用の二次熱媒体が不要となるた
め、吸熱器側の水冷式熱交換器や二次熱媒体を循環させ
るための循環ポンプ及び配管も不要となり、装置の小型
軽量化が実現できる。
【図1】本発明の実施の形態1を説明するための概略構
成図である。
成図である。
【図2】本発明の実施の形態1に係わる低温側熱交換器
の概略を示す図である。
の概略を示す図である。
【図3】本発明の実施の形態2を説明するための概略構
成図である。
成図である。
【図4】本発明の実施の形態3を説明するための概略構
成図である。
成図である。
【図5】本発明の実施の形態3に係わる低温側熱交換器
とヒートパイプの概略を示す図である。
とヒートパイプの概略を示す図である。
【図6】従来のスターリング冷凍機の概略構成図であ
る。
る。
【図7】従来のスターリング冷凍機の作動行程図であ
る。
る。
【図8】従来のスターリング冷凍機を搭載した自動車用
空調装置を説明するための概略構成図である。
空調装置を説明するための概略構成図である。
1,36 冷房用熱交換器 2 暖房用熱交換器 3 ファン 4 ミックスドア 5 エアコンユニット 6,8 ダクト 7 車室内空気導入口 9 温調風吹出口 10 隔壁 11 エンジン 12 ラジエーター 13,30 循環ポンプ 14a,14b,14c,14d,14e 温水配管 15 スターリング冷凍機 22 再生器 24 放熱器 25 吸熱器 28,29 水冷式熱交換器 32,37 作動ガス配管 33 低温側熱交換器 34a,34b フィン 35 ヒートパイプ
Claims (3)
- 【請求項1】 一次熱媒体により、少なくとも、高温
室、放熱器、再生器、吸熱器、低温室間で熱の移動を行
ない、放熱器及び吸熱器を二次熱媒体で熱交換するスタ
ーリング冷凍機を備えた自動車用冷房装置において、放
熱用二次熱媒体をエンジン冷却水とし、吸熱器自体を冷
房用熱交換器としたことを特徴とする自動車用空調装
置。 - 【請求項2】 一次熱媒体により、少なくとも、高温
室、放熱器、再生器、吸熱器、低温室間で熱の移動を行
ない、放熱器及び吸熱器を二次熱媒体で熱交換するスタ
ーリング冷凍機を備えた自動車用冷房装置において、放
熱用二次熱媒体をエンジン冷却水とし、吸熱器自体を冷
房用熱交換器とし、上記冷房用熱交換器と暖房用熱交換
器を含むユニットをエンジンルームに配置したことを特
徴とする自動車用空調装置。 - 【請求項3】 一次熱媒体により、少なくとも、高温
室、放熱器、再生器、吸熱器、低温室間で熱の移動を行
ない、放熱器及び吸熱器を二次熱媒体で熱交換するスタ
ーリング冷凍機を備えた自動車用冷房装置において、放
熱用二次熱媒体をエンジン冷却水とし、吸熱器と冷房用
熱交換器をヒートパイプで結合し、上記冷房用熱交換器
と暖房用熱交換器を含むユニットを車室に配置したこと
を特徴とする自動車用空調装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23692896A JPH1076840A (ja) | 1996-09-06 | 1996-09-06 | 自動車用空調装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23692896A JPH1076840A (ja) | 1996-09-06 | 1996-09-06 | 自動車用空調装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1076840A true JPH1076840A (ja) | 1998-03-24 |
Family
ID=17007837
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23692896A Pending JPH1076840A (ja) | 1996-09-06 | 1996-09-06 | 自動車用空調装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1076840A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20030092287A (ko) * | 2002-05-29 | 2003-12-06 | 현대자동차주식회사 | 자동차의 냉방장치 |
CN101806471A (zh) * | 2009-02-17 | 2010-08-18 | 丹佛斯压缩机有限责任公司 | 个人环境温度调整装置 |
KR101416370B1 (ko) * | 2012-12-05 | 2014-07-09 | 현대자동차 주식회사 | 차량용 스털링 냉동기 |
FR3095842A1 (fr) * | 2019-05-10 | 2020-11-13 | Psa Automobiles Sa | Dispositif de production d’energies pour vehicule |
CN114250612A (zh) * | 2020-09-22 | 2022-03-29 | 云米互联科技(广东)有限公司 | 一种排湿装置的换热件、排湿装置、干衣机 |
-
1996
- 1996-09-06 JP JP23692896A patent/JPH1076840A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20030092287A (ko) * | 2002-05-29 | 2003-12-06 | 현대자동차주식회사 | 자동차의 냉방장치 |
CN101806471A (zh) * | 2009-02-17 | 2010-08-18 | 丹佛斯压缩机有限责任公司 | 个人环境温度调整装置 |
KR101416370B1 (ko) * | 2012-12-05 | 2014-07-09 | 현대자동차 주식회사 | 차량용 스털링 냉동기 |
FR3095842A1 (fr) * | 2019-05-10 | 2020-11-13 | Psa Automobiles Sa | Dispositif de production d’energies pour vehicule |
CN114250612A (zh) * | 2020-09-22 | 2022-03-29 | 云米互联科技(广东)有限公司 | 一种排湿装置的换热件、排湿装置、干衣机 |
CN114250612B (zh) * | 2020-09-22 | 2023-12-15 | 云米互联科技(广东)有限公司 | 一种排湿装置的换热件、排湿装置、干衣机 |
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