JPH11321293A - 車両用冷房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蓄冷式熱交換器１５の設置場所を広範囲に選
択でき、より多くの車両に搭載可能な車両用冷房装置を
提供すること。 【解決手段】 冷凍サイクル３の冷媒蒸発器１３と並列
に蓄冷式熱交換器１５を接続し、この蓄冷式熱交換器１
５の出口側に冷媒ポンプ４を設置している。蓄冷式熱交
換器１５は、蓄冷剤を収容した一組の蓄冷パックを有
し、この蓄冷パックで第２膨張弁１４より下流の分岐配
管１６ｂを挟み込み、蓄冷パックを分岐配管１６ｂの外
周面に密着した状態で結合されている。蓄冷モードが選
択されると、第２膨張弁１４の上流に設けられた第２電
磁弁２０を開き、蓄冷パックで挟み込まれた分岐配管１
６ｂを低温低圧の冷媒が流れることにより、蓄冷パック
に収容された蓄冷剤が冷却されて凍結する。冷媒ポンプ
４は、エンジンを停止した状態で車室内の保冷運転を行
う時に、蓄冷式熱交換器１５で凝縮液化した液冷媒を冷
媒蒸発器１３へ送ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍サイクルに蓄
冷式熱交換器を有する車両用冷房装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術として、特開平８−２３０４５
１号公報に記載された車両用冷房装置がある。この車両
用冷房装置は、冷凍サイクルの冷媒蒸発器と並列に接続
された蓄冷式熱交換器を備え、エンジン運転中に蓄冷式
熱交換器にて蓄冷することにより、エンジンを停止した
状態で冷媒蒸発器と蓄冷式熱交換器とで簡易的なヒート
パイプを構成することができる。このヒートパイプによ
り、蓄冷式熱交換器で凝縮液化した冷媒を冷媒蒸発器へ
供給できるため、車室内へ送風される空気を蓄冷式熱交
換器と冷媒蒸発器の両方で冷却することができ、エンジ
ン停止時における車室内の保冷性能を向上できる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、冷媒蒸発器
と蓄冷式熱交換器とでヒートパイプを構成するために
は、凝縮部である蓄冷式熱交換器を蒸発部である冷媒蒸
発器の上部に設置する必要がある。しかし、車両用の空
調装置は、設置場所が限られており、冷媒蒸発器の上部
に新たに蓄冷式熱交換器を設置するスペースを確保する
ことは困難な場合が多い。その結果、先願の冷房装置を
搭載できる車両が限定されてしまうという不具合があっ
た。本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、そ
の目的は、蓄冷式熱交換器の設置場所を広範囲に選択で
き、より多くの車両に搭載可能な車両用冷房装置を提供
することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】（請求項１の手段）冷凍
サイクルに具備される冷媒蒸発器と並列に蓄冷式熱交換
器を接続し、冷凍サイクルの運転中に蓄冷式熱交換器に
て蓄冷した後、車両のエンジンを停止した状態で蓄冷式
熱交換器に蓄えた冷熱を利用して車室内を保冷する車両
用冷房装置であって、エンジンを停止した状態で車室内
を保冷する時に、蓄冷式熱交換器で凝縮液化した液冷媒
を冷媒ポンプにより冷媒蒸発器へ強制的に送ることがで
きる。これにより、エンジンを停止した状態（つまり冷
凍サイクルが停止した状態）でも蓄冷式熱交換器と冷媒
蒸発器の両方で送風空気を冷却することができる。ま
た、蓄冷式熱交換器で凝縮液化した液冷媒を冷媒ポンプ
により冷媒蒸発器へ強制的に送るため、蓄冷式熱交換器
と冷媒蒸発器とで重力式のヒートパイプを構成する必要
がない。このため、蓄冷式熱交換器を冷媒蒸発器の上部
に設置する必要性はなく、蓄冷式熱交換器の設置場所を
広範囲に選択できる。

【０００５】（請求項２の手段）蓄冷式熱交換器は、蓄
冷剤を収容した蓄冷容器を有し、この蓄冷容器が低圧側
の冷媒配管と熱的に接触して構成されている。この蓄冷
式熱交換器は、冷凍サイクルの運転中に冷媒配管を流れ
る低温冷媒との熱交換により蓄冷剤が凍結することで蓄
冷される。また、エンジン停止時に車室内を保冷する時
には、蓄冷容器の表面を送風空気が流れることで蓄冷剤
の表面から融解して送風空気を冷却することができ、且
つ冷媒配管との接触面からも融解して、ガス冷媒を凝縮
液化させることができる。

【０００６】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。図１は車両用冷房装置の冷凍サイクル
を示す図である。本実施例の車両用冷房装置は、例えば
バス車両１（図２参照）に搭載されるもので、走行用エ
ンジン２を動力源として作動する冷凍サイクル３（図１
参照）と、この冷凍サイクル３に具備される冷媒ポンプ
４と、冷房装置の各空調機器の作動をコントロールする
電子制御装置５（以下、ＥＣＵと言う／図５参照）等よ
り構成される。バス車両１には、図２に示すように、車
室内へ冷風を供給する冷風ダクト６と、車室内へ温風を
供給する温風ダクト７が配設されている。冷風ダクト６
は、車室内天井の左右角部にバス車両１の前後方向へ延
びて配設されている。温風ダクト７は、車室内床面上の
左右角部にバス車両１の前後方向へ延びて配設されてい
る。

【０００７】冷凍サイクル３は、図１に示すように、冷
媒圧縮機８、冷媒凝縮器９、レシーバ１０、スーパクー
ラ１１、第１膨張弁１２、冷媒蒸発器１３、第２膨張弁
１４、蓄冷式熱交換器１５、これらの各機器を繋ぐ冷媒
配管１６（分岐配管１６ａ、分岐配管１６ｂを含む）、
冷媒配管１６に設けられた開閉手段（後述する）等より
構成されている。冷媒圧縮機８は、電磁クラッチ（図示
しない）を介してエンジン２の動力が伝達されることに
より、吸引したガス冷媒を高温高圧に圧縮して吐出す
る。この冷媒圧縮機８は、エンジン２に隣接してバス車
両１の後部床下に配置されている（図２参照）。

【０００８】冷媒凝縮器９は、冷媒圧縮機８より吐出さ
れた高温高圧の冷媒をクーリングファン（図示しない）
の送風を受けて凝縮液化させる。レシーバ１０は、冷媒
凝縮器９で液化した冷媒を一時蓄えて、液冷媒のみを送
り出す。スーパクーラ１１は、レシーバ１０から送られ
た液冷媒を前記クーリングファンの送風を受けてさらに
冷却（過冷却）する。上記の冷媒凝縮器９、レシーバ１
０、スーパクーラ１１、及びクーリングファンは、コン
デンシングユニットとして一体的に構成され、バス車両
１の床下に配置されている。

【０００９】第１膨張弁１２は、スーパクーラ１１の下
流で分岐する分岐配管１６ａに設けられ、この分岐配管
１６ａに導かれた液冷媒（スーパクーラ１１でサブクー
ルを得た液冷媒）を減圧膨張する。冷媒蒸発器１３は、
第１膨張弁１２の下流に設けられ、第１膨張弁１２で減
圧された冷媒と冷媒蒸発器１３を通過する空気との熱交
換を行う。冷媒との熱交換によって冷却された空気は、
送風機１７（図３参照）により冷風ダクト６へ送風さ
れ、冷風ダクト６に設けられた各吹出口（図示しない）
より車室内へ供給される。第２膨張弁１４は、スーパク
ーラ１１の下流で分岐する分岐配管１６ｂに設けられ、
この分岐配管１６ｂに導かれた液冷媒（スーパクーラ１
１でサブクールを得た液冷媒）を減圧膨張する。

【００１０】蓄冷式熱交換器１５は、例えば図４に示す
ように、蓄冷剤（例えば蒸留水）を収容した一組の蓄冷
パック１５ａを有し、この一組の蓄冷パック１５ａで第
２膨張弁１４より下流の分岐配管１６ｂを挟み込み、蓄
冷パック１５ａを分岐配管１６ｂの外周面に密着した状
態で結合されている。上記の第１膨張弁１２、冷媒蒸発
器１３、第２膨張弁１４、蓄冷式熱交換器１５は、送風
機１７と共にクーリングユニット１８（図３参照）とし
て一体的に構成され、左右の各冷風ダクト６に接続され
ている。なお、蓄冷式熱交換器１５は、冷風ダクト６の
長手方向（バス車両１の前後方向）で冷媒蒸発器１３の
後方側に配置されている（図３参照）。

【００１１】開閉手段は、図１に示すように、分岐配管
１６ａの第１膨張弁１２より上流に設けられた第１電磁
弁１９、分岐配管１６ｂの第２膨張弁１４より上流に設
けられた第２電磁弁２０、及び分岐配管１６ａと分岐配
管１６ｂとの下流側分岐点Ｂと冷媒圧縮機８とを繋ぐ冷
媒配管１６に設けられた第３電磁弁２１から成る。各電
磁弁１９〜２１は、それぞれＥＣＵ５により通電制御さ
れ、通電時に開弁し、通電停止時に閉弁する。冷媒ポン
プ４は、例えば図１に示すように、蓄冷式熱交換器１５
の出口側に配設され、エンジン２を停止した状態で車室
内の保冷運転を行う時に、蓄冷式熱交換器１５で凝縮液
化した液冷媒を冷媒蒸発器１３へ送るものである。

【００１２】ＥＣＵ５は、図５に示すように、エアコン
スイッチ２２がオンされた時に車載バッテリ２３を電源
として作動する。このＥＣＵ５は、車室内温度を設定す
る温度設定器２４、車室内温度を検知する内気センサ２
５、エンジン２の始動スイッチ２６等から信号を読み込
み、通常の空調運転（冷房運転）、蓄冷式熱交換器１５
に蓄冷する蓄冷運転、及びエンジン停止後に車室内を保
冷する保冷運転の切り換えに応じて、冷房装置の各空調
機器を通電制御する。なお、第１電磁弁１９、第２電磁
弁２０、第３電磁弁２１、及び冷媒ポンプ４は、それぞ
れリレー２７（２７ａ）、２８（２８ａ）、２９（２９
ａ）、３０（３０ａ）を介してＥＣＵ５に接続されてい
る。

【００１３】次に、通常の空調運転、蓄冷運転、及び保
冷運転を切り換える時の作動を図６に示すフローチャー
トに基づいて説明する。エアコンスイッチ２２がオンさ
れた後、蓄冷運転を指令する蓄冷モードが設定されたか
否かを判定する（ステップ１００）。ここでは、蓄冷モ
ードの判定として室内温度と設定温度とを比較判定す
る。この判定結果がＮＯの場合、即ち室内温度が設定温
度以下となるまでは通常の空調運転が継続される（ステ
ップ１１０）。なお、通常の空調運転では、第１電磁弁
１９と第３電磁弁２１を開弁して、第２電磁弁２０を閉
弁することにより、スーパクーラ１１で過冷却された冷
媒が第１膨張弁１２で減圧されて冷媒蒸発器１３へ供給
される。

【００１４】ステップ１００の判定で室内温度が設定温
度に達した場合（判定結果ＹＥＳ）、即ち蓄冷モードが
設定された場合は、通常の空調運転から蓄冷運転に切り
換えられる（ステップ１２０）。具体的には、第１電磁
弁１９を閉弁して第２電磁弁２０を開弁する（ステップ
１３０／第３電磁弁２１は開弁したまま）。これによ
り、スーパクーラ１１で過冷却された液冷媒が第２膨張
弁１４で減圧されて蓄冷式熱交換器１５に供給される。
蓄冷式熱交換器１５では、蓄冷パック１５ａで挟み込ま
れた分岐配管１６ｂを低温低圧の冷媒が流れることによ
り、蓄冷パック１５ａに収容された蓄冷剤が冷却されて
凍結する。この蓄冷モードの時は、蓄冷時間を短縮する
ために送風機１７を停止するか、送風レベルを低くして
も良い。

【００１５】続いて、エンジン２の始動スイッチ２６が
オフされたか否かを判定する（ステップ１４０）。この
判定で始動スイッチ２６がオフされていない時（判定結
果ＮＯ）は、再びステップ１００へ戻って蓄冷運転を継
続するか通常の空調運転へ戻るかを判定する。従って、
蓄冷モードの間に室内温度が設定温度を超えると、再び
通常の空調運転に切り換えられる（ステップ１１０）。
ステップ１４０の判定で始動スイッチ２６がオフされた
場合（判定結果ＹＥＳ）は、保冷モードが設定されて、
そのまま自動的に保冷運転へ切り換えられる（ステップ
１５０）。なお、「始動スイッチ２６がオフされる」と
は、エンジン２の運転を停止することであり、車載バッ
テリ２３との接続を遮断することではない。従って、始
動スイッチ２６をオフしてもＥＣＵ５は車載バッテリ２
３から電力の供給を受けて作動する。

【００１６】保冷モードでは、第１電磁弁１９、第２電
磁弁２０、第３電磁弁２１の全てを閉弁した後、冷媒ポ
ンプ４をオンする（ステップ１６０／なお、通常の空調
運転と蓄冷運転の時は冷媒ポンプ４を停止している）。
これにより、蓄冷式熱交換器１５では、蓄冷モードの時
に凍結した蓄冷剤が、その表面から融解して蓄冷パック
１５ａの表面に沿って流れる送風空気を冷却するととも
に、蓄冷パック１５ａの内側（分岐配管１６ｂの外周面
と接触する面）からも融解して、分岐配管１６ｂ内のガ
ス冷媒を凝縮液化する。一方、冷媒蒸発器１３では、蓄
冷式熱交換器１５で凝縮液化した冷媒が冷媒ポンプ４に
よって強制的に送られることにより、冷媒蒸発器１３を
通過する送風空気を冷却することができる。

【００１７】（本実施例の効果）本実施例によれば、エ
ンジン２を停止した状態で車室内を保冷する保冷運転の
時に、蓄冷式熱交換器１５で凝縮液化した冷媒を冷媒ポ
ンプ４によって強制的に冷媒蒸発器１３へ送ることがで
きる。これにより、蓄冷式熱交換器１５と冷媒蒸発器１
３の両方で送風空気を冷却して車室内を保冷することが
できる。また、冷凍サイクル３に冷媒ポンプ４を設けた
ことにより、蓄冷式熱交換器１５と冷媒蒸発器１３とで
重力式のヒートパイプを構成する必要がない。このた
め、蓄冷式熱交換器１５を冷媒蒸発器１３の上部に設置
する必要性はなく、蓄冷式熱交換器１５の設置場所を広
範囲に選択できるため、本発明の冷房装置をより多くの
車両に搭載することが可能である。もちろん、蓄冷式熱
交換器１５を冷媒蒸発器１３の上部に設置しても良いこ
とは言うまでもない。更に、蓄冷式熱交換器１５で凝縮
液化した冷媒を冷媒ポンプ４によって強制的に冷媒蒸発
器１３へ送ることにより、蓄冷式熱交換器１５と冷媒蒸
発器１３とで構成されるヒートパイプサイクルの性能の
ばらつきを抑制できるため、安定した保冷運転を行うこ
とができる。

【００１８】〔変形例〕本実施例では、蓄冷式熱交換器
１５の出口側に冷媒ポンプ４を設置したが、図７に示す
ように、蓄冷式熱交換器１５の入口側に冷媒ポンプ４を
設置しても良い。あるいは、蓄冷式熱交換器１５の出口
側に液溜めタンクを設置し、そのタンク内に貯留された
液冷媒を冷媒ポンプ４により吸い上げて冷媒蒸発器１３
へ送るように構成しても良い。冷凍サイクル３の分岐配
管１６ａと分岐配管１６ｂとの下流側分岐点Ｂと冷媒圧
縮機８とを繋ぐ冷媒配管１６に第３電磁弁２１を設けて
いるが、この第３電磁弁２１を省略することも可能であ
る。但し、第３電磁弁２１を省略した場合は、保冷モー
ドで冷媒ポンプ４を作動させた時に、液冷媒が冷媒圧縮
機８側へ流れないような配管構成が必要である。保冷モ
ードでは、車室内の温度に応じて冷媒ポンプ４の流量を
制御しても良い。この場合、可変容量タイプの冷媒ポン
プ４によって流量制御しても良いし、冷媒ポンプ４のＯ
Ｎ／ＯＦＦ時間によって流量制御しても良い。

【００１９】本実施例では、室内温度と設定温度とを比
較判定し、室内温度が設定温度以下の時に蓄冷運転へ切
り換える例を示したが、車室内への目標吹出温度に対し
て、冷媒蒸発器１３で得られる冷房能力が所要の冷房能
力以上の時に蓄冷運転へ切り換えるようにしても良い。
または、エアコンの操作パネル等に蓄冷運転を指令する
蓄冷スイッチを設けて、乗員が手動により蓄冷スイッチ
をオン操作した時に蓄冷運転へ切り換えるようにしても
良い。保冷モードは、エンジン２が停止した時に自動的
に設定されて保冷運転へ切り換えられるように構成した
が、保冷運転を指令する保冷スイッチを設けて、乗員が
手動により保冷スイッチをオン操作した時に保冷運転へ
切り換えるようにしても良い。本実施例の冷凍サイクル
３は、冷媒蒸発器１３の上流に第１膨張弁１２を設置し
て、蓄冷式熱交換器１５の上流に第２膨張弁１４を設置
したが、分岐配管１６ａと分岐配管１６ｂの上流側分岐
点Ａより上流に共通の膨張弁を１つだけ設けても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】冷凍サイクル図である。

【図２】冷房装置を搭載したバス車両の斜視図である。

【図３】クーリングユニットの斜視図である。

【図４】蓄冷式熱交換器の構成を示す斜視図である。

【図５】本実施例の電気回路図である。

【図６】本実施例の作動を示すフローチャートである。

【図７】冷凍サイクル図である（変形例）。

【符号の説明】

１ バス車両 ２ エンジン ３ 冷凍サイクル ４ 冷媒ポンプ １３ 冷媒蒸発器 １５ 蓄冷式熱交換器 １５ａ 蓄冷パック（蓄冷容器） １６ｂ 低圧側の冷媒配管

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】冷凍サイクルに具備される冷媒蒸発器と並
   列に蓄冷式熱交換器を接続し、前記冷凍サイクルの運転
   中に前記蓄冷式熱交換器にて蓄冷した後、車両のエンジ
   ンを停止した状態で前記蓄冷式熱交換器に蓄えた冷熱を
   利用して車室内を保冷する車両用冷房装置であって、 前記エンジンを停止した状態で車室内を保冷する時に、
   前記蓄冷式熱交換器で凝縮液化した液冷媒を前記冷媒蒸
   発器へ強制的に送る冷媒ポンプを設置したことを特徴と
   する車両用冷房装置。
2. 【請求項２】前記蓄冷式熱交換器は、蓄冷剤を収容した
   蓄冷容器を有し、この蓄冷容器が低圧側の冷媒配管と熱
   的に接触して構成されていることを特徴とする請求項１
   に記載した車両用冷房装置。