JPH08318731A - 過給機付エンジン搭載車両の冷暖房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 過給機付エンジン搭載車両の冷暖房装置を簡
単な構造で整備性のよいものにする。 【構成】 エンジン１の過給機３のブロワからの圧縮さ
れた高温の空気の一部を第１放熱器１１で冷却し、ブロ
ワ２１を通して第２放熱器１４および熱交換器１６で冷
却してタービン２４で断熱膨張させ、空気を低圧低温に
してキャビン６に導入、冷房する。暖房時は過給機３の
ブロワの空気の一部をタービン２４に導入するととも
に、ブロワ２１でさらに圧縮、高温にした空気を非断熱
的膨張手段３７で減圧し、キャビン６に導入する構成と
したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は過給機付エンジンを搭載
した車両の冷暖房装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来の車両の冷暖房装置を示す。
エンジン６０により冷媒ガス圧縮機６１は駆動される。
放熱コンデンサ６３は冷媒ガス回路６２上に配設されて
いる。キャビン７０内にはクーラコア６４および膨張弁
６５（またはキャピラリーチューブを用いる。）が配設
されている。一方、エンジン６０の高温になった冷却水
を導く回路６６はキャビン７０内に配設され、回路６６
にはヒータコア６７および暖房バルブ６８が配設されて
いる。キャビン７０には送風ダクト７１が設けられてお
り、内設されたファン７４は蓄電池７６を電源とする電
動モータ７５により駆動される。ファン７４を駆動する
と外気はエアクリーナ７２を介して吸い込まれ、クーラ
コア６４およびヒータコア６７を通ってキャビン７０内
に放出される。送風ダクト７１には内外気切換バルブ７
３が設けられており、内気循環あるいは外気取り入れの
切換えが可能となっている。

【０００３】冷房する場合には図示しないスイッチをＯ
Ｎ作動し電磁クラッチ７７を結合させてコンプレッサ冷
媒ガス圧縮機６１を駆動し暖房バルブ６８を閉じる。冷
媒ガス圧縮機６１により圧縮されたガスは放熱コンデン
サ６３により液化され、膨張弁６５（またはキャピラリ
ーチューブを用いる。）により減圧し蒸発器に導いて気
化させて低温ガス化させ、クーラコア６４を経て再び冷
媒ガス圧縮機６１に戻る。この膨張弁６５は大型の冷凍
機や冷房装置等に用いられており、また図示しないキャ
ピラリーチューブは小型の冷房装置に用いられている。
ファン７４により送られた空気はクーラコア６４を通っ
て冷気をキャビン７０内に送風して冷房する。暖房する
場合には暖房バルブ６８を開き、電磁クラツチ７７を開
放する。エンジン６０を冷却した温水は回路６６により
ヒータコア６７に導かれ、ファン７４により暖気をキャ
ビン７０内に送風して暖房する。

【０００４】従来の車両の冷暖房装置のその他の例とし
ては特公昭５０−１３５３８号公報および特開昭６３−
１５９１２４号公報がある。

【０００５】特公昭５０−１３５３８号公報によれば、
エンジンの排気ガスで駆動される冷暖房専用の排気ター
ビン過給機を設け、過給機により大気中から吸入された
空気を冷却用熱交換器により冷却水で冷却し、室内にノ
ズルから噴出させて大気中に断熱膨張させ、空気温度を
低下させて冷房する。暖房時は過給機出口空気を加熱用
熱交換器により排気熱を利用して更に加熱し、必要な温
度に高めて暖房空気として利用する技術が記載されてい
る。

【０００６】特開昭６３−１５９１２４号公報によれ
ば、過給作用をするスーパーチャージャとインタークー
ラとを備えたエンジンが搭載された車両において、暖房
時にはスーパチャージャからの高温圧縮空気を車室に送
って暖房し、冷房時にはインタークーラからの低温圧縮
空気を膨張弁で更に冷却して車室に送って冷房する技術
が記載されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図４に
示す構成であると以下のような問題がある。 （１）冷媒ガスが多少なりとも成層圏オゾン層破壊の原
因となる物質である。 （２）冷媒ガス回路、温水回路、電気回路をエアコン装
置に接続するため、構造が複雑である。また修理性が悪
く、コストも高い。 （３）外気導入用エアクリーナの防塵フィルタの保守に
手間と費用がかかる。

【０００８】特公昭５０−１３５３８号公報において
は、冷暖房専用のターボチャージャを設けたため過給機
付エンジンにはそのまま適用できない。また、加熱用と
冷却用の熱交換器が必要となり、アイドリング時のよう
に排気エネルギが少なくてターボチャージャを駆動でき
ない条件では冷暖房不能になる恐れがある。しかも膨張
ノズルから噴射直後の高速気流の温度は冷房に必要な低
温度に達していても噴射気流は室内の空気と混合する過
程で、その速度エネルギーが失われ熱エネルギーに変換
されるので冷房能率が低下するとの問題がある。更に、
排気タービン過給機として冷暖房専用のものが必要とな
りコスト高となる。

【０００９】ところで、陸上で作業する建設機械の場合
は熱交換器に使用する冷却水は水道水、地下水、河川等
のものを使用するが低温の冷却水を得ることは困難であ
るとの問題がある。

【００１０】特開昭６３−１５９１２４号公報において
は、スーパチャージャとインタークーラとを利用するた
め、スーパチャージャのみを装着したエンジン搭載車両
への適用はできない。

【００１１】本発明は上記の問題点に着目してなされた
もので、過給エンジンを搭載した車両の冷暖房に適応で
き、構造が簡単で整備性、修理性に優れ、コストも安い
過給機付エンジン搭載車両の冷暖房装置を提供すること
を目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係る過給機付エンジン搭載車両の冷暖房
装置は、過給機３付エンジン１を搭載した車両であっ
て、この過給機３により圧縮された圧縮空気を冷却する
冷却用放熱器１１と、その圧縮空気を断熱膨張させて空
気温度を低温にする断熱膨張手段２０と、低温空気をキ
ャビン６に導く導管１８とからなる冷房回路と、前記過
給機３により圧縮された高温空気を減圧する非断熱的膨
張手段３７と、高温空気をキャビン６に導く導管４２と
からなる暖房回路とを備えた構成としたものである。

【００１３】また、上記構成において、前記断熱膨張手
段２０はブロワ２１とタービン２４とからなり、非断熱
的膨張手段３７はノズル、バッフルあるいは多孔質材料
のいずれかからなる構成としたものである。

【００１４】更に、上記構成において、前記断熱膨張手
段２０の空気の出入口回路に冷暖房を切換える切換弁３
０，３１，３２，３３，３４，３５，３６を備えた構成
としたものである。

【００１５】

【作用】上記構成によれば、冷房時には過給機付エンジ
ンの過給機のブロアにより高温となった空気の一部分を
冷却用放熱器で冷却し、更に断熱膨張手段により断熱膨
張させることにより空気を低温にし、その低温空気をキ
ャビンに導入して冷房する。

【００１６】暖房時には前記の高温空気を非断熱的膨張
手段により減圧して温風をキャビンに導入して暖房す
る。また切換弁により冷房と暖房とを任意に切り換える
ことができるようになっている。

【００１７】

【実施例】以下に本発明に係る過給エンジン搭載車両の
冷暖房装置の実施例について、図面を参照して詳述す
る。

【００１８】図１は冷暖房装置の一例を示す構成図であ
る。エンジン１に装着された過給機３のブロワはエアク
リーナ２を介して外気を吸入し、加圧してエンジン１に
供給する。過給機３のブロワ３排出口から分岐された出
口４と第１放熱器１１との間を接続する回路１０上に絞
り５が設けられている。この回路１０上には冷房第１バ
ルブ３０が介装されている。

【００１９】断熱膨張手段２０は断熱圧縮手段であるブ
ロワ２１と、ブロワ２１を駆動する断熱膨張手段である
タービン２４により構成されている。第１放熱器１１と
ブロワ２１の入口２２とは回路１２により接続され、ブ
ロワ２１の出口２３と第２放熱器１４とは回路１３によ
り接続されている。回路１３上には冷房第２バルブ３１
が介装されている。第２放熱器１４と熱交換器１６とは
回路１５により接続され、熱交換器１６とタービン２４
の入口２５とは回路１７により接続されている。タービ
ン２４の出口２６とキャビン６の入口７とは回路１８に
より接続され、途中には冷房第３バルブ３２が介装され
ている。キャビン６の出口８に接続する排出回路９は熱
交換器１６を経て外気に連通している。上記の冷房回路
を構成している。

【００２０】次に、回路１０は第１バルブ３０の上流に
おいて回路４０によりブロワ２１の入口２２と接続して
おり、回路４０には暖房第１バルブ３３が介装されてい
る。回路４０に介装された暖房第１バルブ３３の下流と
タービン２４の入口２５とは回路４１により接続されて
おり、回路４１には暖房第２バルブ３４が介装されてい
る。ブロワ２１の出口２３とキャビン６の入口７とは回
路４２により接続され、回路４２には暖房第３バルブ３
５が介装されている。また、回路４２には非断熱的膨張
手段３７（例えばノズル又はバッフルあるいは多孔質材
料）が介装されている。回路１８は冷房第３バルブ３２
の上流において回路４３により大気と連通しており、回
路４３には暖房第４バルブ３６が介装されている。上記
の暖房回路を構成している。

【００２１】上記の構成において、冷房の場合には冷房
第１バルブ３０、冷房第２バルブ３１、冷房第３バルブ
３２を開き、暖房第１バルブ３３、暖房第２バルブ３
４、暖房第３バルブ３５、暖房第４バルブ３６を閉じ
る。この冷房回路は図２に示すようになる。ただし図２
においてはバルブの図示は省略してある。

【００２２】上記の冷房回路の作動について説明する。
過給機３のブロワにより圧縮された高温の空気（例えば
ゲージ圧１気圧、温度１５０°Ｃ）の一部は回路１０を
経て第１放熱器１１により冷却され（例えば１気圧、温
度８０°Ｃ）回路１２を経て断熱膨張手段２０のブロワ
２１の入口２２に至る。ブロワ２１により圧縮、加熱さ
れた空気（例えば１．５気圧、温度１３０°Ｃ）はブロ
ワ２１の出口２３から回路１３を経て第２放熱器１４に
至る。第２放熱器１４で冷却された空気（例えば１．５
気圧、温度８０°Ｃ）は回路１５を経て熱交換器１６に
至る。熱交換器１６でキャビン６の排出回路９の空気
（例えば０気圧、２５°Ｃ）により冷却された空気（例
えば１．５気圧、５０°Ｃ）は回路１７を経てタービン
２４の入口２５に送られる。タービン２４に送られた空
気はブロワ２１を回転駆動するにつれて、断熱膨張して
空気を低圧、低温（例えば０気圧、−８°Ｃ）にする。
低温、低圧になった空気は回路１８を経てキャビン６の
入口７に送られ、キャビン６の内部を冷却したのち出口
８から前述の排出回路９を経て外気に排出される。

【００２３】上記構成において、 暖房の場合には暖房
第１バルブ３３、暖房第２バルブ３４、暖房第３バルブ
３５、暖房第４バルブ３６を開き、冷房第１バルブ３
０、冷房第２バルブ３１、冷房第３バルブ３２を閉じ
る。この暖房回路は図３に示すようになる。ただし図３
においてはバルブの図示は省略してある。

【００２４】上記の暖房回路の作動について説明する。
過給機３のブロワの高圧、高温の空気の一部は回路１０
から回路４０を経てブロワ２１の入口２２に送られると
ともに、さらにその一部は回路４１を経てタービン２４
の入口２５に送られ、タービン２４を駆動したのち回路
１８から回路４３を経て外気に放出される。ブロワ２１
はタービン２４に駆動され、圧縮された高温の空気をさ
らに圧縮して高圧、高温にし、ブロワ２１の出口２３か
ら回路４２に至る。その後、非断熱的膨張手段３７によ
り減圧された高温空気はキャビン６の入口７に送られ、
キャビン６内に放出されて暖房する。排気は出口８から
排出される。

【００２５】上記構成において、暖房の場合、回路４０
を回路４２に直接接続し、過給ブロワ３から排出された
高圧、高温の空気の一部をブロワ２１を通すことなく非
断熱的膨張手段３７により減圧してキャビン６内に放出
してもよい。

【００２６】

【発明の効果】本発明は以上詳述したような構成とした
ため、過給機付エンジンの過給機のブロワの排出空気の
一部を利用することにより過給機付エンジンを搭載した
車両の冷暖房を簡単な構造で達成することができる。し
かも冷媒ガスを使用しないため成層圏オゾン破壊の恐れ
はなく、吸入する外気はエンジンのエアクリーナでろ過
されるためエアコン専用のフィルタが不要となり、整備
性も向上し、またコストも安い過給機付エンジン搭載車
両の冷暖房装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の冷暖房装置の構成図である。

【図２】同、冷房時の回路を示す構成図である。

【図３】同、暖房時の回路を示す構成図である。

【図４】従来の冷暖房装置の第１例の構成図である。

【符号の説明】

１…エンジン、２…エアクリーナ、３…過給機、５…絞
り、６…キャビン、１１…第１放熱器、１４…第２放熱
器、１６…熱交換器、２０…断熱膨張手段、２１…ブロ
ワ、２４…タービン、３０…冷房第１バルブ、３１…冷
房第２バルブ、３２…冷房第３バルブ、３３…暖房第１
バルブ、３４…暖房第２バルブ、３５…暖房第３バル
ブ、３６…暖房第４バルブ、３７…非断熱的膨張手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大野 正夫 大阪府枚方市上野３−１−１ 株式会社小 松製作所大阪工場内 (72)発明者 浜口 正彦 大阪府枚方市上野３−１−１ 株式会社小 松製作所大阪工場内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 過給機(3) 付エンジン(1) を搭載した車
   両において、前記過給機(3) により圧縮された圧縮空気
   を冷却する冷却用放熱器(11)と、その圧縮空気を断熱膨
   張させて空気温度を低温にする断熱膨張手段(20)と、低
   温空気をキャビン(6) に導く導管(18)とからなる冷房回
   路と、前記過給機(3) により圧縮された高温空気を減圧
   する非断熱的膨張手段(37)と、高温空気をキャビン(6)
   に導く導管(42)とからなる暖房回路とを備えたことを特
   徴とする過給機付エンジン搭載車両の冷暖房装置。
2. 【請求項２】 前記断熱膨張手段(20)はブロワ(21)とタ
   ービン(24)とからなり、非断熱的膨張手段(37)はノズ
   ル、バッフルあるいは多孔質材料のいずれかからなるこ
   とを特徴とする請求項１記載の過給機付エンジン搭載車
   両の冷暖房装置。
3. 【請求項３】 前記断熱膨張手段(20)の空気の出入口回
   路に冷暖房を切換える切換弁(30,31,32,33,34,35,36)を
   備えたことを特徴とする請求項１または２記載の過給機
   付エンジン搭載車両の冷暖房装置。