JP2003211950A - 車両用空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジンの回転数変化や停止にかかわらず、
またコストの上昇を招くことなく、運転室を迅速にしか
も快適な状態に空調することができる信頼性にすぐれた
車両用空気調和機を提供する。 【解決手段】 運転室２内に室内ユニット２０ａを設
け、運転室２外に室外ユニット２０ｂを設け、これらユ
ニットのファンモータおよび圧縮機モータを、エンジン
６の動力を受けて発電する発電機１１の出力により駆動
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、車両たとえばト
ラックの運転室を空調する車両用空気調和機に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両たとえばトラックの運転室を空調す
るための空気調和機は、エンジンの動力がベルトなどに
より伝達されて駆動される圧縮機を有している。このた
め、空調能力が車両の走行状況に応じたエンジン回転数
変化の影響を受けて大きく変動するという問題がある。
また、エンジンが止まると、空調も止まるという欠点が
ある。

【０００３】このような不具合に対処する手段として、
蓄冷材によるクーラー、蓄熱材によるヒーターなどが市
販されている。蓄冷材によるクーラーを利用する場合、
空気調和機の冷凍サイクルの配管の一部が分岐され、そ
の分岐配管に蓄冷材が取付けられる。この取付けによ
り、空気調和機の運転中に冷熱が蓄冷材に蓄えられ、そ
の蓄えられた冷熱がエンジン回転数低下時（空調能力低
下時）およびエンジン停止に運転室に放出される。蓄熱
材によるヒーターも、暖房用として利用される点を除
き、ほぼ同様の構成である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】蓄冷材によるクーラー
や蓄熱材によるヒーターを利用する場合、冷凍サイクル
の配管などに改造が必要となる。この改造は、製品コス
トの上昇につながる。また、放熱後、再び熱を蓄えて再
生するまでに時間がかかり過ぎ、その間は冷房や暖房が
できないという欠点もある。

【０００５】この発明は上記の事情を考慮したもので、
その目的とするところは、エンジンの回転数変化や停止
にかかわらず、またコストの上昇を招くことなく、運転
室を迅速にしかも快適な状態に空調することができる信
頼性にすぐれた車両用空気調和機を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明の車
両用空気調和機は、運転室内に設けられた室内ユニット
および運転室外に設けられた室外ユニットからなり、車
両のエンジンの動力で発電する発電機の出力により動作
する。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施形態につ
いて図面を参照して説明する。図１に示すように、車両
たとえば冷凍車１は、運転室２の下方にエンジンルーム
３、運転室２の後方に荷台４を備え、荷台４にコンテナ
５を積載している。エンジンルーム３には動力源である
エンジン６が収容されている。

【０００８】運転室２内に後述する空気調和機２０の室
内ユニット２０ａが収容され、運転室２外のたとえば運
転室２の背面部に同空気調和機２０の室外ユニット２０
ｂが取付けられている。なお、室内ユニット２０ａから
電源プラグ２１が導出されている。

【０００９】エンジンルーム３には、上記エンジン６と
共に発電機１１が収容されている。荷台４には、コンバ
ータ（第１変換器）１２、電圧調整器１３、および補助
バッテリ１４が設けられている。

【００１０】コンテナ５には、冷凍機器たとえば冷蔵庫
３０が収容されている。この冷蔵庫３０は、少なくと
も、電源プラグ３１、ＤＣインバータ（第２変換器）３
２、および庫内ファンモータ３３を有している。

【００１１】一方、図２に示すように、エンジン６にプ
ーリ７、ベルト８、およびプーリ９を介して上記発電機
１１が連結されている。発電機１１は、エンジン６の動
力を受けて発電し、交流電圧を出力する。この発電機１
１の出力が上記コンバータ１２で直流電圧に変換され
る。

【００１２】コンバータ１２に電圧調整器１３が接続さ
れている。電圧調整器１３は、コンバータ１２の出力電
圧が主制御部４０からの指令に応じた値となるよう、発
電機１１の出力を調整する。

【００１３】コンバータ１２の出力端に補助バッテリ１
４および電源コンセント１５，１６が接続され、電源コ
ンセント１５，１６に空気調和機２０の電源プラグ２１
および冷蔵庫３０の電源プラグ３１が接続される。補助
バッテリ１４は、コンバータ１２の出力電圧が所定値以
上の場合にその出力電圧により充電され、コンバータ１
２の出力電圧が所定値未満になると放電する。

【００１４】空気調和機２０は、上記室内ユニット２０
ａおよび室外ユニット２０ｂからなる。室内ユニット２
０ａは、電源プラグ２１を介して入力される直流電圧
（コンバータ１２の出力電圧または補助バッテリ１４の
電圧）をスイッチングにより所定周波数（およびレベ
ル）の交流電圧に変換するＤＣインバータ２２、および
このＤＣインバータ２２の出力により動作する室内ファ
ンモータ２３を有するとともに、制御部２８および室内
温度センサ２９を有している。室外ユニット２０ｂは、
電源プラグ２１を介して入力される直流電圧をスイッチ
ングにより所定周波数（およびレベル）の交流電圧に変
換するＤＣインバータ２４，２６、およびこのＤＣイン
バータ２４，２６の出力により動作する室外ファンモー
タ２５および圧縮機モータ２７を有する。室内ファンモ
ータ２３、室外ファンモータ２５、および圧縮機モータ
２７として、巻線を有するステータおよび永久磁石を有
するロータからなるブラシレスＤＣモータが採用され
る。ブラシレスＤＣモータは、交流モータよりも効率が
良い。

【００１５】冷蔵庫３０は、電源プラグ３１を介して入
力される直流電圧（コンバータ１２の出力電圧または補
助バッテリ１４の電圧）をスイッチングにより所定周波
数（およびレベル）の交流電圧に変換するＤＣインバー
タ３２，３４、およびこのＤＣインバータ３２，３４の
出力により動作する庫内ファンモータ３３、圧縮機モー
タ３５を有するとともに、制御部３６と庫内温度センサ
３７を有している。庫内ファンモータ３３および圧縮機
モータ３５として、上記同様にブラシレスＤＣモータが
採用される。

【００１６】空気調和機２０の制御部２８および冷蔵庫
３０の制御部３６は、主制御部４０に接続されている。
主制御部４０は、操作・表示部４１の操作に応じて当該
車両用電源装置の全体を制御するとともに、制御の状況
を操作・表示部４１で表示する機能を有する。なお、コ
ンバータ１２の入力端に市中電源接続用の電源プラグ１
７が接続されている。

【００１７】図３は室外ユニット２０ａおよび室外ユニ
ット２０ｂの具体例を示している。室外ユニット２０ｂ
に圧縮機５１が収容されており、その圧縮機５１の冷媒
吐出口に四方弁（図示しない）および冷媒配管５２を介
して室内ユニット２０ａの室内熱交換器５３が接続され
ている。圧縮機５１は、上記圧縮機モータ２７を内蔵し
ている。そして、室内熱交換器５３に冷媒配管５４およ
び減圧器たとえば膨張弁（図示しない）を介して室外ユ
ニット２０ｂの室外熱交換器５５が接続され、その室外
熱交換器５５に上記圧縮機５１の冷媒吸込口が接続され
ている。冷媒配管５２，５４は、運転室２の背面部に形
成された開口２ａを通じて運転室２の内外間に配設され
ている。こうして、室内ユニット２０ａと室外ユニット
２０ｂとの間に冷暖房が可能なヒートポンプ式冷凍サイ
クルが構成されている。

【００１８】室内ユニット２０ａは、室内熱交換器５３
のほかに、室内ファン５６、空気清浄器５８、およびド
レン受け５９を有している。室内ファン５６は、上記室
内ファンモータ２３により動作し、運転室２内の空気を
空気清浄器５８および室内熱交換器５３を通して吸込
み、その吸込み空気を空調用空気として運転室２内に吹
出す。ドレン受け５９は、室内熱交換器５３から垂れ落
ちるドレンを受ける。

【００１９】ドレン受け５９の底部にドレン排管６０が
接続されている。ドレン排管６０は、上記開口２ａを通
して室外に導出されており、ドレン受け２内のドレンを
室外に排出する。

【００２０】なお、運転室２は、上方への傾斜いわゆる
チルトアップが自在である。このチルトアップにより、
エンジンルーム３の部品のエンジン６や発電機１１など
各種部品に対する保守が可能となっている。

【００２１】つぎに、上記の構成の作用を説明する。エ
ンジン６が始動されると、そのエンジン６の動力で発電
機１１が駆動される。これにより、発電機１１が発電
し、その発電機１１の出力電圧（交流電圧）がコンバー
タ１２で直流電圧に変換される。

【００２２】操作・表示部４１で空気調和機２０の冷房
運転開始操作および冷蔵庫３０の運転開始操作が行われ
ると、主制御部４０から制御部２８，３６に運転開始が
指令される。これにより、ＤＣインバータ２２，２４，
２６，３２，３４が起動される。

【００２３】空気調和機２０のＤＣインバータ２２，２
４，２６は、コンバータ１２の出力電圧（直流電圧）を
所定周波数の交流電圧に変換する。これらＤＣインバー
タの出力電圧により室内ファンモータ２３、室外ファン
モータ２５、および圧縮機モータ２７が動作し、空気調
和機２０の冷房運転が開始される。すなわち、運転室２
内の空気が室内ユニット２０ａに吸込まれて冷却され、
その冷却された空気が冷房用空気として運転室２内に吹
出される。なお、暖房運転開始操作が行われた場合に
は、四方弁により冷媒の流れが切換えられて、暖房運転
が実行され、暖房用空気が運転室２内に吹出される。

【００２４】この空気調和機２０の運転時、室内温度セ
ンサ２９により運転室２の室内温度Ｔａが検知される。
制御部２８は、検知温度Ｔａと操作・表示部４１の設定
室内温度との差を空調負荷として検出し、その空調負荷
に応じてＤＣインバータ２６の出力周波数を制御する。
この制御により、圧縮機モータ２７の回転数が変化して
圧縮機能力（＝冷房能力）が変化し、室内温度Ｔａが設
定室内温度に維持される。

【００２５】冷蔵庫３０のＤＣインバータ３２，３４
は、コンバータ１２の出力電圧（直流電圧）を所定周波
数の交流電圧に変換する。これらＤＣインバータの出力
電圧により庫内ファンモータ３３および圧縮機モータ３
５が動作し、冷蔵庫３０の運転が開始される。すなわ
ち、冷蔵庫３０は、庫内の空気を吸込んで冷却し、その
冷却した空気を冷蔵用として庫内に吹出す。

【００２６】この冷蔵庫３０の運転時、庫内温度センサ
３７により冷蔵庫３０の庫内温度Ｔｂが検知される。制
御部３６は、検知温度Ｔｂと操作・表示部４１の設定庫
内温度との差を冷蔵負荷として検出し、その冷蔵負荷に
応じてＤＣインバータ３４の出力周波数を制御する。こ
の制御により、圧縮機モータ３５の回転数が変化して圧
縮機能力（＝冷却能力）が変化し、庫内温度Ｔｂが設定
庫内温度に維持される。

【００２７】主制御部４０は、通常、コンバータ１２の
出力電圧がエンジン６の回転数変化にかかわらず一定値
となるよう、電圧調整器１３によって発電機１１の出力
を調整する。一定値としては、効率面から、また空気調
和機２０の圧縮機５１として家庭用空気調和機の圧縮機
を流用し得る点から、１００Ｖ以上が選定される。

【００２８】ただし、主制御部４０は、空気調和機２０
および冷蔵庫３０の運転状況を制御部２８，３６とのデ
ータ送受信により監視しており、空気調和機２０の運転
および冷蔵庫３０の運転のために電力増大が必要である
と判断した場合には、その電力増大が発電機１１の定格
出力に収まるものであるか否かを判定する。この判定結
果が肯定であれば、つまり電源側の容量に余裕があって
電力増大に対処できる状況であれば、主制御部４０は電
圧調整器１３により発電機１１の出力を上昇させて負荷
側の要求に応える。

【００２９】判定結果が否定であれば、つまり電力増大
に対処し得ない状況であれば、主制御部４０は電源側の
容量に余裕がなくて負荷側の要求に応えられない旨を空
気調和機２０および冷蔵庫３０に知らせる。この知らせ
を受けた空気調和機２０および冷蔵庫３０では、ＤＣイ
ンバータ２６，３４の出力周波数が低減方向に調整され
る。

【００３０】運転手が冷凍車１から離れるなどしてエン
ジン６が停止されると、発電機１１の発電が止まってそ
の出力が零となる。このとき、補助バッテリ１４が放電
し、その放電電圧（直流電圧）がＤＣインバータ２２，
２４，２６，３２，３４に供給される。これにより、空
気調和機２０および冷蔵庫３０の運転が継続される。

【００３１】業務を終えた冷凍車１が車庫に戻ると、エ
ンジン６が停止されるとともに、操作・表示部４１の操
作により空気調和機２０の運転および冷蔵庫３０の運転
が停止される。

【００３２】車庫には市中電源（たとえば商用交流電
源）の設備があり、冷凍車１の電源プラグ１７がこの市
中電源に接続されると、市中電源電圧がコンバータ１２
で直流電圧に変換され、そのコンバータ１２の出力電圧
によって補助バッテリ１４が充電される。この充電は、
冷凍車１の次回の運行のための準備である。

【００３３】以上のように、運転室２の冷房・暖房用の
空気調和機２０を設けることにより、運転室２を迅速に
しかも快適な状態に空調することができる。とくに、従
来のような蓄冷材によるクーラーや蓄熱材によるヒータ
ーを利用しないので、冷凍サイクル配管の改造が不要と
なってコストの上昇を抑えることができるとともに、冷
房や暖房の立ち上がり時間が大幅に短縮される。家庭用
の空気調和機と同様の本格的な空調が可能である。

【００３４】発電機１１の交流出力をコンバータ１２で
直流電圧に変換し、通常はコンバータ１２の出力電圧が
一定値となるよう、電圧調整器１３によって発電機１１
の出力を調整するようにしているので、冷凍車１の走行
状況に応じたエンジン６の回転数変化に影響を受けるこ
となく、空気調和機２０および冷蔵庫３０の常に安定か
つ適正な能力で運転することができる。

【００３５】補助バッテリ１４を設けているので、エン
ジン６が停止した状態（アイドルストップ時）でも空気
調和機２０および冷蔵庫３０の運転を継続することがで
き、室内温度および庫内温度を常に最適状態に保つこと
ができる。

【００３６】空気調和機２０の室内ユニット２０ａおよ
び室外ユニット２０ｂを共に運転室２に設ける構成であ
るから、両ユニット間の配管作業が容易である。とく
に、運転室２がチルトアップされた場合でも、室内ユニ
ット２０ａおよび室外ユニット２０ｂが共に動くので、
両ユニット間の冷媒配管５２，５４が折損するとか、配
管接続部から冷媒ガスが漏れるなどの不具合を未然に防
ぐことができる。

【００３７】室内ユニット２０ａから運転室２外にドレ
ン排管６０を導出しているので、室内熱交換器５３のド
レンを運転室２外に確実に排出することができる。

【００３８】室内ユニット２０ａに空気清浄器５８を設
けているので、運転室２内の塵埃、たばこ煙、花粉など
の汚れた空気をきれいに清浄して運転室２に供給するこ
とができる。

【００３９】発電機１１から各ブラシレスＤＣモータま
での電力変換が２段階ですむので、電力変換に伴う電力
損失をできるだけ抑制することができる。この電力損失
の抑制は、ブラシレスＤＣモータ自体の効率が良いこと
とも合わせて、エンジン６にかかる負担を大幅に軽減す
ることにつながる。ひいては、エンジン６の燃料消費量
および排出ガス量を低減することができて、省エネルギ
性および環境性の面ですぐれた効果が得られる。

【００４０】負荷側が大きな電力を要する状況では、電
源側の容量に余裕があれば電圧調整器１３により発電機
１１の出力を上昇させて負荷側の要求に応え、電源側の
容量に余裕がなければその旨を負荷側に知らせてＤＣイ
ンバータの出力周波数を低減方向に調整するので、電源
側および負荷側のどちらも考慮した最適な運転を行うこ
とができて、信頼性の向上が図れる。電源プラグ１５，
１６を採用しているので、空気調和機２０や冷蔵庫３０
を取替える場合にも、迅速かつ適切な作業が可能であ
る。

【００４１】なお、図４に示すように、深さのあるドレ
ン受け５９を採用してそのドレン受け５９の底部に２箇
所の排出口を形成するとともに、上部が２本の分岐管６
１ａ，６１ｂに分かれた形のドレン排管６０を採用し、
このドレン排管６０の分岐管６１ａ，６１ｂをドレン受
け５９の２箇所の排出口に接続するようにしてもよい。
この場合、ドレン排管６０は開口２ａ以外の適宜な通路
を通して運転室２外に導出される。

【００４２】このような構成によれば、運転室２がチル
トアップされない通常時はドレン受け５９内のドレンが
両排出口を通して分岐管６１ａ，６１ｂの両方に流入
し、運転室２がチルトアップされた状態ではドレン受け
５９内のドレンが少なくとも前方側の排出口を通して分
岐管６１ａに流入する。これにより、運転室２のチルト
アップの有無にかかわらず、ドレン受け５９内のドレン
を運転室２外に確実に排出することができる。その他、
この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、要
旨を換えない範囲で種々変形実施可能である。

【００４３】

【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、エ
ンジンの回転数変化や停止にかかわらず、またコストの
上昇を招くことなく、運転室を迅速にしかも快適な状態
に空調することができる信頼性にすぐれた車両用空気調
和機を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る冷凍車および一実施形態の全体
的な構成を示す図。

【図２】一実施形態の制御回路のブロック図。

【図３】一実施形態の要部の構成を示す図。

【図４】一実施形態の変形例の要部の構成を示す図。

【符号の説明】

１…冷凍車（車両）、２…運転室、２ａ…開口、３…エ
ンジンルーム、４…荷台、５…コンテナ、６…エンジ
ン、１１…発電機、１２…コンバータ、１３…電圧調整
器、１４…補助バッテリ、１５，１６…電源コンセン
ト、１７…電源プラグ、２０…空気調和機、２０ａ…室
内ユニット、２０ｂ…室外ユニット、２１…電源プラ
グ、２２，２４，２６…ＤＣインバータ、２３…室内フ
ァンモータ（ブラシレスＤＣモータ）、２５…室外ファ
ンモータ（ブラシレスＤＣモータ）、２７…圧縮機モー
タ（ブラシレスＤＣモータ）、２８…制御部、２９…室
内温度センサ、４０…主制御部、５１…圧縮機、５２，
５４…冷媒配管、５３…室内熱交換器、５５…室外熱交
換器、５６…室内ファン、５７…室外ファン、５８…空
気清浄器、５９…ドレン受け、６０…ドレン排管

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 運転室内に設けられた室内ユニットおよ
   び運転室外に設けられた室外ユニットからなり、車両の
   エンジンの動力で発電する発電機の出力により動作する
   車両用空気調和機。
2. 【請求項２】 前記室内ユニットは室内熱交換器および
   室内ファンを有し、前記室外ユニットは室外熱交換器、
   室外ファン、および圧縮機を有することを特徴とする請
   求項１に記載の車両用空気調和機。
3. 【請求項３】 前記室内ファン、前記室外ファン、およ
   び前記圧縮機は、駆動用にブラシレスＤＣモータを有す
   ることを特徴とする請求項２に記載の車両用空気調和
   機。
4. 【請求項４】 前記発電機の出力を直流に変換する第１
   変換器と、この第１変換器の出力を前記各ブラシレスＤ
   Ｃモータに対する駆動電力に変換する複数の第２変換器
   と、を備えたことを特徴とする請求項３に記載の車両用
   空気調和機。
5. 【請求項５】 前記発電機の出力を直流に変換する第１
   変換器と、この第１変換器の出力を前記各ブラシレスＤ
   Ｃモータに対する駆動電力に変換する複数の第２変換器
   と、これら第２変換器のうち前記圧縮機のブラシレスＤ
   Ｃモータに対応する第２変換器の出力周波数を前記室内
   ユニットの空調負荷に応じて制御する制御手段と、を備
   えたことを特徴とする請求項３に記載の車両用電源装
   置。
6. 【請求項６】 前記第１変換器の出力端に接続されたバ
   ッテリ、を備えていることを特徴とする請求項４または
   請求項５に記載の車両用電源装置。
7. 【請求項７】 前記室内ユニットは、空気清浄器、オゾ
   ン消臭器、集塵器、酸素発生器の少なくとも１つを有す
   ることを特徴とする請求項１に記載の車両用空気調和
   機。
8. 【請求項８】 前記室内ユニットは、室内熱交換器、こ
   の室内熱交換器のドレンを受けるドレン受け、およびこ
   のドレン受け内のドレンを前記運転室の外に排出するド
   レン排管を有することを特徴とする請求項１に記載の車
   両用空気調和機。
9. 【請求項９】 前記運転室は、チルトアップが自在であ
   る、 前記ドレン受けは、前記運転室のチルトアップの有無に
   かかわらずドレンを排出するための複数の排出口を有す
   る、 前記ドレン排管は、前記ドレン受けの各排出口に接続さ
   れる分岐管を有する、 ことを特徴とする請求項１に記載の車両用空気調和機。