(57)【要約】      （修正有）【課題】装置を小型化できるとともに、蓄冷材との熱交換効率が高く、空調装置始動時等においても、十分な冷気を得ることができる車両空調用蓄冷システム及びこれに用いる蓄冷器を提供する。【解決手段】蓄冷器１０７を備える車両空調用蓄冷システム１０１であって、空調システムの定常運転時に、エバポレータ７で生じた冷熱を、熱媒体を介して上記蓄冷器に蓄冷する蓄冷行程と、送風路８を流動する空調用空気を上記蓄冷器に導いて冷却する空気冷却行程とを含み、上記蓄冷器を、熱伝導性構造体の空隙に固体蓄冷物質が保持されているとともに通気性を有する蓄冷構造体を備えて構成し、上記蓄冷構造体内に上記空調用空気を流動させることにより上記空気冷却行程が行われるように構成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄冷器を備える車両空調用蓄冷システムであって、
空調システムの定常運転時に、エバポレータで生じた冷熱を、熱媒体を介して上記蓄冷器に蓄積する蓄冷行程と、
送風路を流動する空調用空気を上記蓄冷器に導いて冷却する空気冷却行程とを含み、
上記蓄冷器を、熱伝導性構造体の空隙に固体蓄冷物質が保持されているとともに通気性を有する蓄冷構造体を備えて構成し、
上記蓄冷構造体内に上記空調用空気を流動させることにより上記空気冷却行程が行われるように構成した、車両空調用蓄冷システム。
【請求項２】
上記蓄冷構造体は、連続気孔を有する熱伝導性多孔質体に上記固体蓄冷物質を保持させて構成されている、請求項１に記載の車両空調用蓄冷システム。
【請求項３】
上記蓄冷構造体が連続気孔を有する多孔質状に形成されているとともに、上記空気冷却行程において、上記空気が上記連続気孔内を流動させられて熱交換が行われる、請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の車両空調用蓄冷システム。
【請求項４】
上記固体蓄冷物質が、固体形状を保持したまま潜熱を蓄冷できる蓄冷物質である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車両空調用蓄冷システム。
【請求項５】
上記蓄冷行程は、空調システムの定常運転時に、上記エバポレータによって冷却された空気を、蓄冷用熱媒体として上記蓄冷構造体内に流動させることにより行われる、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の車両空調用蓄冷システム。
【請求項６】
上記蓄冷構造体は、
上記空調用空気を流動させる空気冷却用流路と、
上記エバポレータによって蒸発させられた熱媒体を流動させる蓄冷用流路とを備え、
上記空気冷却用流路に空調用空気を流動させることにより、上記空気冷却行程が行われるとともに、
上記蓄冷用流路に上記熱媒体を流動させることにより、上記蓄冷行程が行われる、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の車両空調用蓄冷システム。
【請求項７】
上記空気冷却行程において冷却された空気を上記送風路に戻して空調を行う、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の車両空調用蓄冷システム。
【請求項８】
上記空気冷却行程において冷却された空気を直接車室に吹き出す、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の車両空調用蓄冷システム。
【請求項９】
空調用空気を冷却する車両空調用蓄冷器であって、
熱伝導性構造体の空隙に固体蓄冷物質が保持されているとともに通気性を有する蓄冷構造体を備えるとともに、
上記蓄冷構造体の内部に、気体状態の蓄冷用熱媒体と上記空調用空気とを流動させて上記固体蓄冷物質と熱交換を行わせる熱交換流路を設けた、車両空調用蓄冷器。
【請求項１０】
上記蓄冷構造体は、連続気孔を有する多孔質熱伝導性構造体の空隙に、上記固体蓄冷物質を保持して構成される、請求項９に記載の車両空調用蓄冷器。
【請求項１１】
上記蓄冷構造体は、連続気孔を有する多孔質状に形成されているとともに、上記連続気孔が、上記蓄冷用熱媒体及び／又は上記空調用空気を流動させる熱交換流路を構成する、請求項９又は請求項１０のいずれか１項に記載の車両空調用蓄冷器。
【請求項１２】
上記固体蓄冷物質は、固体形状を保持したまま潜熱を蓄冷できる蓄冷物質である、請求項９から請求項１１のいずれか１項に記載の車両空調用蓄冷器。
【請求項１３】
上記蓄冷構造体内に、上記蓄冷用熱媒体と上記空調用空気の双方を流動させる一つの熱交換路を設けた、請求項９から請求項１２のいずれか１項に記載の車両空調用蓄冷器。
【請求項１４】
エバポレータにおいて蒸発させられた熱媒体を流動させる第１の熱交換流路と、
上記空調用空気を流動させる第２の熱交換流路とを備える、請求項９から請求項１２のいずれか１項に記載の車両空調用蓄冷器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、車両空調用蓄冷システム及びこれに用いる蓄冷器に関する。詳しくは、空調システムの定常運転時において、上記蓄冷器に冷熱を蓄冷するとともに、エンジン停止時や空調システム始動時等において、蓄冷した冷熱を空調用空気に作用させて空調を行う、車両空調用蓄冷システム及びこれに用いる蓄冷器に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車車室の冷房を行うために、ヒートポンプ式の空調装置が用いられることが多い。一般的な車両用のヒートポンプ式空調装置は、エンジンの回転を取り出してコンプレッサを作動させ、室内から外気へ熱を移動させるように構成されている。このため、エンジンが稼働していなければ、空調装置を利用できない。
【０００３】
特に、トラック等では、夏場において冷房機能を作動させるためにエンジンを稼働させたままで、仮眠をとる場合が多い。しかし、エンジン音や振動が発生するため、ドライバーが十分に休息できないという問題もある。
【０００４】
しかも、エンジンを駆動し続けることになるため、燃費が悪化する。また、排気ガスを排出し続けるため、環境に悪影響を与えることにもなる。上記問題を緩和するために、蓄冷器を備えた車両用冷房装置が提供されている。
【０００５】
また、夏期等において空調装置を始動させた場合等において、温風が吹き出すとともに、車室温度が低下するまでに相当の時間がかかる。しかも、空調装置にも大きな負荷がかかることになる。特に電気自動車等において、バッテリによってコンプレッサを駆動する場合、蓄電池の電力が大きく低下して走行に支障が出る恐れもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公平６−９４２５５号公報
【０００７】
上記特許文献に記載されている車両用冷房装置は、蓄冷材と一体的に構成された蓄冷式熱交換器を備えて構成されている。冷房用の冷凍サイクルが定常運転されているときに、上記冷凍サイクルによって冷却された空調用の空気を上記蓄冷式熱交換器に導入して蓄冷を行う。一方、上記冷凍サイクルが停止状態にあって冷房が必要なときには、上記蓄冷式熱交換器に空調用空気を導入して冷却し、車室に吹き出して冷房を行うように構成されている。
【０００８】
上記特許文献に記載されている車両用冷房装置では、パラフィン系の蓄冷材が採用されている。上記蓄冷材は、１４℃〜１８℃の融点を備え、冷風を作用させることにより液層から固層へ層変化することにより、潜熱を蓄積できるように構成されている。上記蓄冷材を保持するために、上記蓄冷器は、アルミ製の枠体にアルミ製偏平チューブとアルミコルゲートフィンとを交互に多数積層して一体に結合した構造を備える。そして、上記偏平チューブ内に上記蓄冷材が密封されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献１に記載されている蓄冷器では、固体と液体との間の層変化による潜熱を利用している。このため、蓄冷材が液体状態にある場合にも、熱交換機能を発揮できる構造を維持する必要がある。上記特許文献に記載されている発明では、上記構造を維持するため、偏平チューブに蓄冷材を封止する構造を採用している。ところが、上記構造を採用すると、蓄冷器の構造が非常に複雑になるとともに、製造コストが増大する。
【００１０】
また、上記蓄冷器においては、上記蓄冷材を上記偏平チューブ内に封止する必要があるため、蓄冷材の上記封止構造と空気を流動させる空間とを交互に多数積層して多層構造に構成している。このため、装置が大型化するという問題がある。
【００１１】
しかも、上記偏平チューブと上記蓄冷材との間の熱交換面積が限られるため、熱交換効率が低い。このため、夏期の空調装置始動時等において、十分な冷気を得ることができない恐れがある。
【００１２】
また、電気自動車等において、コンプレッサをモータで駆動する自動車においては、空調装置に大きな電力を供給すると、始動の際のバッテリ消耗量が大きくなり、走行に支障をきたす恐れもある。
【００１３】
本願発明は、装置を小型化できるとともに、蓄冷材との熱交換効率が高く、空調装置始動時等においても、十分な冷気を得ることができる車両空調用蓄冷システム及びこれに用いる蓄冷器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本願の請求項１に記載した発明は、蓄冷器を備える車両空調用蓄冷システムであって、空調システムの定常運転時に、エバポレータで生じた冷熱を、熱媒体を介して上記蓄冷器に蓄冷する蓄冷行程と、送風路を流動する空調用空気を上記蓄冷器に導いて冷却する空気冷却行程とを含み、上記蓄冷器を、熱伝導性構造体の空隙に固体蓄冷物質が保持されているとともに通気性を有する蓄冷構造体を備えて構成し、上記蓄冷構造体内に上記空調用空気を流動させることにより上記空気冷却行程が行われるように構成したものである。
【００１５】
本願発明では、蓄冷器を、熱伝導性構造体の空隙に固体蓄冷物質が保持されているとともに通気性を有する蓄冷構造体を備えて構成している。
【００１６】
固体蓄冷物質を採用しているため、蓄冷材の層変化がない。このため、熱伝導性構造体の空隙に蓄冷物質を直接保持させることができる。これにより、蓄冷物質を保持するための密閉構造が不要となり、装置を小型軽量化できる。
【００１７】
また、上記熱伝導性構造体は、上記固体蓄冷物質に比べて熱伝導率が高い。しかも、上記熱伝導性構造体に、固体蓄冷物質が直接保持される。このため、蓄冷物質だけの場合に比べて蓄冷構造体内部の熱伝導率は格段に大きくなる。したがって、蓄冷行程及び空気冷却行程において、蓄冷構造体内部の熱移動が格段に速くなり、蓄冷構造体内部の温度差も小さくなる。この構造を採用することにより、蓄冷行程において短時間に大量の冷熱を蓄積し、また、空気冷却行程において、大量の空気を冷却することができる。また、電気自動車等において、コンプレッサをモータによって駆動する場合においても、上記モータの消費電力を増大させることなく、空調装置の始動初期において空気を十分に冷却することが可能となる。
【００１８】
上記熱伝導性構造体として、金属等で形成された熱伝導性のハニカム構造体、複数のフィン構造体を採用することができる。これら蓄冷構造体の空隙の一部に上記固体蓄冷物質を保持させることにより、通気性を有する蓄冷構造体を構成できる。
【００１９】
また、請求項２に記載した発明のように、上記蓄冷構造体を、連続気孔を有する多孔質熱伝導性構造体に上記固体蓄冷物質を保持させて構成するのが好ましい。
【００２０】
上記固体蓄冷物質を保持できれば、種々の多孔質熱伝導性構造体を採用できる。たとえば、銅、ニッケルやクロム合金等の金属多孔質体を採用できる。これら金属多孔質体は、固体蓄冷物質に比べて熱伝導率が高く、また固体蓄冷物質と接触する面積が大きいため、蓄冷構造体内部において熱移動が迅速に行われる。
【００２１】
上記多孔質熱伝導性構造体の形態及び製造手法も特に限定されることはない。たとえば、発泡により内部に連続気孔を形成した金属多孔質体を採用できる。また、特許第２６８６００号公報に記載されているような、３次元網状構造を備える金属多孔質体の空隙部に固体蓄冷物質を保持させることにより、上記蓄冷構造体を形成することができる。
【００２２】
上記多孔質体として、７０％以上の空隙率を備えるものを採用するのが好ましい。さらに、９０％以上の空隙率を備えるものを採用するのがより好ましい。空隙率が大きくなるほど、上記多孔質体に保持させることができる固体蓄冷物質の量が増加し、蓄冷構造体の蓄冷熱容量が大きくなる。
【００２３】
上記固体蓄冷物質として、請求項４に記載したように、固体形状を保持したまま潜熱を蓄冷できる樹脂蓄冷物質を採用するのが好ましい。また、上記樹脂蓄冷物質として、蓄冷温度−５℃〜１５℃の所定の温度において、蓄冷できるものを採用するのが好ましい。
【００２４】
上記固体蓄冷物質として、たとえば、三菱電線工業株式会社製の潜熱蓄冷材（登録商標ＭＨＳシリーズ）を採用することができる。この潜熱蓄冷材は、固体のままで１７５〜１８０ｋＪ／ｋｇの潜熱量を有している。このため、少ないスペースに、大量の冷熱を蓄積することが可能となる。
【００２５】
熱伝導性構造体の空隙に上記固体蓄冷物質を充填する手法として、種々の手法を採用することができる。たとえば、重力や遠心力を利用した手法を採用できる。
【００２６】
上記固体蓄冷物質を採用することにより、上記蓄冷構造体に蓄冷物質を簡単に保持させることができる。また、蓄冷できる熱容量が大きくなり、冷却工程において大量の空気を冷却することができる。また、長時間冷却効果を維持することができる。
【００２７】
請求項３に記載した発明のように、上記蓄冷構造体を、連続気孔を有する多孔質状に形成するとともに、上記空調用空気を、上記連続気孔内に流動させて熱交換が行われるように構成するのが好ましい
【００２８】
上記連続気孔を有する蓄冷構造体は、連続気孔を有する多孔質熱伝導性構造体の一部に、固体蓄冷物質を保持させることにより形成することができる。たとえば、上記連続気孔の表面を覆うように記固体蓄冷物質を積層保持させることにより、全体が多孔質状の蓄冷構造体を構成できる。また、多孔質熱伝導性構造体の一部の領域に、上記固体蓄冷物質を隙間なく充填して蓄冷部とするとともに、他の領域に上記空気を流動させるように構成することもできる。
【００２９】
上記構成を採用することにより、非常に大きな熱交換面積を確保することができる。このため、大量の空気を流動させて熱交換を行わせることが可能となる。また、上記固体蓄冷物質と直接熱交換させることができるため、熱交換効率が格段に高くなる。
【００３０】
上記蓄冷工程を行う熱媒体は、特に限定されるとはない。請求項５に記載した発明のように、上記蓄冷行程を、空調システムの定常運転時に、上記エバポレータによって冷却された空調用空気を、蓄冷用熱媒体として上記蓄冷構造体内に流動させることにより行うように構成することができる。
【００３１】
空調システムが定常運転されているときは、上記エバポレータによって空気が冷却されている。この冷却された空気の一部を上記蓄冷器に導いて、冷熱を上記蓄冷構造体に蓄積し、空調システム始動時や停止時に上記蓄冷器を用いて空調用の空気を調製するのである。
【００３２】
上記構成を採用する場合、蓄冷用の低温空気と空調用の空気とを同じ熱交換流路に流動させことができる。このため、蓄冷構造体の構造が簡単になる。
【００３３】
一方、上記蓄冷構造体内に、冷凍回路を流れる熱媒体を流動させて蓄冷工程を行うこともできる。この場合、請求項６に記載した発明のように、上記蓄冷構造体を、上記空調用空気を流動させる冷却用流路と、上記エバポレータによって蒸発させられた熱媒体を流動させる蓄冷用流路を備えて構成することができる。上記冷却用流路に空調用空気を流動させることにより、上記空気冷却行程が行われる。一方、上記蓄冷用流路に上記熱媒体を流動させることにより、上記蓄冷行程が行われる。
【００３４】
本願発明に係る蓄冷器によって調製された冷却空気の利用方法は特に限定されることはない。たとえば、請求項７に記載した発明のように、上記空気冷却行程において冷却された空気を上記送風路に戻して空調を行うように構成できる。また、請求項８に記載した発明のように、冷却工程において冷却された空気を車室に直接吹き出すように構成することもできる。
【００３５】
請求項９に記載した発明は、空調用空気を冷却する車両空調用蓄冷器であって、熱伝導性構造体の空隙に固体蓄冷物質が保持されているとともに通気性を有する蓄冷構造体を備えるとともに、上記蓄冷構造体の内部に、気体状態の蓄冷用熱媒体と上記空調用空気とを流動させて上記固体蓄冷物質と熱交換を行わせる熱交換流路を設けたものである。
【００３６】
上記蓄冷構造体の構成は、上記固体蓄冷物質を保持できるとともに、この固体蓄冷物質と、蓄冷用熱媒体及び空調用空気とが熱交換できるように構成されていれば、特に限定されることはない。たとえば、銅、鉄、アルミ、アルミ合金等の熱伝導率の高い板状の金属材料から構成される熱伝導部材によって、蓄冷容器内の空間を区画して通気性のある蓄冷構造体を構成できる。この蓄冷構造体の所定の空隙に固体蓄冷物質を保持させることにより、上記蓄冷構造体を構成できる。この構造を採用することにより、上記各区画に保持された固体蓄冷物質に対して、上記熱伝導部材を介して冷熱を移動させることができる。このため、蓄冷構造体内部において熱移動が迅速に行われ、蓄冷行程において、短時間に大量の冷熱を蓄積することができる。また、空気冷却行程において、大量の空調用空気を冷却することができる。なお、上記区画された各領域に、蓄冷物質を保持させた多孔質熱伝導性構造体を配置することにより、空調用空気との熱交換効率をさらに高めることができる。
【００３７】
上記熱交換流路の構成も、特に限定されることはない。たとえば、上記蓄冷構造体に熱伝導性のパイプを貫通させ、このパイプ内を上記蓄冷用熱媒体や上記空気が流動するように構成することができる。
【００３８】
上記蓄冷構造体と熱媒体等との熱交換効率を高めるために、上記熱伝導性構造体を、上記パイプ等の外周に接合するのが好ましい。上記接合方法も特に限定されることはなく、溶接、ロウ付け、圧接等を採用することができる。
【００３９】
上記パイプの形態も特に限定されることはない。円筒状のものに限定されることはなく、断面矩形状や断面星型等の熱交換面積の大きなパイプを採用できる。
【００４０】
さらに、熱交換流路や固体蓄冷物質を保持した空間に、上記熱伝導部材や上記パイプからフィン状の熱交換部材を延出させることにより、蓄冷器内部での熱移動をさらに迅速に行うことが可能となり、熱交換効率をさらに高めることができる。
【００４１】
上記蓄冷用熱媒体として、エバポレータで冷却された空気を利用することができる。この場合、請求項１３に記載した発明のように、上記蓄冷構造体内に、上記蓄冷用熱媒体と上記空調用空気の双方を流動させる一つの熱交換路を設けて構成することができる。
【００４２】
一方、上記蓄冷用熱媒体として、エバポレータで気化された熱媒体を利用することもできる。この場合、請求項１４に記載した発明のように、エバポレータにおいて蒸発させられた熱媒体を流動させる第１の熱交換流路と、上記空調用空気を流動させる第２の熱交換流路とを設けることができる。
【００４３】
請求項１０に記載した発明は、上記蓄冷構造体を、連続気孔を有する多孔質熱伝導性構造体の空隙に、上記固体蓄冷物質を保持して構成したものである。
【００４４】
請求項１１に記載した発明は、上記蓄冷構造体を、連続気孔を有する多孔質状に形成するとともに、上記連続気孔が、上記蓄冷用熱媒体及び／又は上記空調用空気を流動させる熱交換流路を構成するものである。
器。
【００４５】
蓄冷構造体自体を多孔質状に形成し、熱媒体を上記蓄冷構造体の連続気孔内に直接流動させることにより、蓄冷行程及び空気冷却行程を行うことができるように構成したものである。すなわち、パイプ等を介することなく、熱媒体や空気と固体蓄冷物質との間で直接熱交換を行わせるのである。この構成を採用することにより、非常に大きな熱交換面積を確保できるとともに、蓄冷物質と直接熱交換させることができるため、熱交換効率を格段に高めることが可能となる。したがって、空気冷却行程において、大量の空気を冷却することが可能となる。
【００４６】
請求項１２に記載した発明は、上記固体蓄冷物質として、固体形状を保持したまま潜熱を蓄冷できる蓄冷物質を採用したものである。
【発明の効果】
【００４７】
装置を小型化できるとともに、蓄冷材との熱交換効率が高く、空調装置始動時等においても、十分な冷気を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本願発明に係る蓄冷システムの第１の実施形態を示す概略回路図である。
【図２】第１の実施形態に係る蓄冷器の構造を示す軸に沿う断面図である。
【図３】図２におけるIII −III 線に沿う断面図である。
【図４】本願発明に係る蓄冷構造体の製造方法の一例を示す図である。
【図５】第１の実施形態に係る蓄冷構造体の構造を模式的に示す断面図である。
【図６】本願発明に係る蓄冷システムの第２の実施形態を示す概略回路図である。
【図７】第２の実施形態に係る蓄冷器の構造を示す軸に沿う断面図である。
【図８】図７における VIII −VIII線に沿う断面図である。
【図９】第３の実施形態に係る蓄冷器の構造を示す図であり、図２に相当する断面図である。
【図１０】図９におけるＸ−Ｘ線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
以下、本願発明に係る実施形態を図に基づいて具体的に説明する。
【００５０】
図１に、本願発明に係る車両空調用蓄冷システムの第１の実施形態に係る概略図を示す。
【００５１】
図１に示すように、車両用空調システム１は、冷房用の冷凍サイクルＳを備えて構成される。上記冷凍サイクルＳは、エンジン２によって駆動されるコンプレッサ３と、コンデンサ４と、レシーバ５と、エキスパンションパルブ６と、エバポレータ７とを備えて構成される。なお、上記コンプレッサ３は、電動コンプレッサであってもよい。
【００５２】
上記コンプレッサ３は、気体状の熱媒体（エアコンガス）を圧縮して高温高圧の半液体の状態とする。上記熱媒体は、上記コンデンサ４において冷却されて液化される。上記コンデンサ４において液化された熱媒体は、上記レシーバ５に送られ、液化されなかった部分が分離されるとともに、乾燥材やストレーナによって水分や不純物が除去されて高圧の液状熱媒体が生成される。上記液状熱媒体は、上記エキスパンションバルブ６に送られて微小なノズルからエバポレータ７内に霧状に噴出されて気化させられる。上記熱媒体の気化によって、潜熱が吸収されて上記エバポレータ７が冷却される。上記エバポレータ７の外側には多数のフィンが設けられるとともに、空調用空気が流動させられる送風路８に配置されている。上記送風路８には、空気を流動させるファン９が設けられており、空気取り入れ口８ａ，８ｂから空調用空気が流入させられるとともに、上記エバポレータ７を通過させられて冷却される。これにより、空調用の冷却空気が調製される。上記気化された熱媒体は、冷凍サイクルＳを構成する管路１３を通って上記コンプレッサ２に戻される。上記熱媒体は上記管路を循環させられるとともに、上記各行程が繰り返される。
【００５３】
オートエアコンにおいては、上記送風路８内にヒータユニット９が設けられている。上記ヒータユニット９は、上記送風路８を流動する空気を所望の温度に加温調節できるように構成されている。上記ヒータユニット９の上流側には、上記ヒータユニットに作用する上記空調用空気の送風量を調節するミックスダンパ１３が設けられており、図示しない温度調節装置等によって、上記送風路８を流動する空気を所定の温度に調節できるように構成されている。
【００５４】
また、上記所定の温度に調節された空気は、複数の吹き出し口１０，１１，１２から車室内へ供給できるように構成されている。上記各吹き出し口１０，１１，１２には、これら吹き出し口を開閉できるダンパ１０ａ，１１ａ，１２ａが設けられており、所望の吹き出し口を選択できるように構成されている。
【００５５】
第１の実施形態に係る車両空調用蓄冷システム１０１は、上記送風路８のエバポレータ７の下流側から延出する空気導入路１２２と、上記吹き出し口１０，１１，１２近傍に接続される空気排出路１２３とを備える空気バイパス回路１０８を設け、この空気バイパス回路１０８に蓄冷器１０７を設けて構成される。
【００５６】
上記空気導入路１２２及び上記空気排出路１２３には、保冷時等に上記蓄冷器１０７から冷熱が逃げるのを阻止する閉止バルブ１１４，１１５がそれぞれ設けられている。また、上記空気排出路１２３には、上記蓄冷器１１７内に空気を流動させるためのファン１１１が設けられている。
【００５７】
本実施形態では、冷却行程を行う場合に、上記送風路８内の空気の流動を阻止する閉止ダンパ１１２が設けられている。
【００５８】
本実施形態では、上記空調システム１及び冷凍サイクルＳが定常運転されているときに、上記エバポレータ７によって冷却された空調用の冷却空気を上記蓄冷器１０７に導入して冷熱を蓄積する蓄冷行程が行われる。
【００５９】
上記蓄冷行程においては、上記空調システム１の定常運転を妨げないように上記閉止ダンパ１１２が開状態に設定される。一方、上記エバポレータ７で冷却された空調用空気を上記蓄冷器１０７内に取り入れるため、上記閉止弁１１４及び１１５を開状態に制御するとともに、上記ファン１１１を作動させる。上記ファン１１１の強度及び上記弁１１４及び１１５の開度は、空調システム１の運転状況に応じて変化させられ、定常運転を妨げないように調節される。これにより、上記送風路８を流動する冷却空気の一部を上記蓄冷器１０７内に取り入れて蓄冷行程を行うことができる。
【００６０】
上記冷凍サイクルＳが定常運転されているとき、上記空調用空気は、約０℃〜１０℃に設定されている。本実施形態では、冷却された上記空調用空気を蓄冷用の熱媒体として利用することにより、上記蓄冷器１０７に冷熱を蓄積する。
【００６１】
一方、上記エンジン２が停止して上記冷凍サイクルＳが運転されない場合や、エンジン始動時等において、上記冷凍サイクルＳやエバポレータ７の性能が十分に発揮できない場合に、上記蓄冷器１０７に空気を導入して空気冷却行程が行われる。
【００６２】
上記空気冷却行程においては、上記閉止弁１１４及び１１５を開状態に制御するとともに、上記ファン１１１を作動させることにより、上記送風路８内から上記空気導入路１２２を介して、空気を上記蓄冷器１０７内に導入する。このとき、上記閉止ダンパ１１２を閉状態に制御して、上記送風路８内で空気が流動しないように設定される。なお、上記送風路８の入口のファン９は作動状態に設定することもできる。
【００６３】
上記空気冷却行程によって、上記送風路８の途中から導入された空気が、上記蓄冷器１０７内を流動させられて冷却され、上記送風路８の吹き出し口１０，１１，１２の近傍に傍に排出される。そして、上記各吹き出し口１０，１１，１２を介して車室内に供給される。これにより、エンジン停止時や、始動時における冷房能力を補助することが可能となる。
【００６４】
上記構成を採用することにより、空調用の空気を熱媒体として利用し、蓄冷器１０７に冷熱を蓄積することができる。また、エンジン始動時等に、上記蓄冷器１０７に蓄積した冷熱を利用して、空調運転、特に冷房運転を行うことができる。しかも、本実施形態では、従来の空調システム１の一部を利用して、本願発明に係る蓄冷システム１０１を構成することができる。したがって、蓄冷システム１０１をコンパクトに構成することができる。また、蓄冷システムの配管等を容易に設けることができる。
【００６５】
図２から図５に、第１の実施形態に係る上記蓄冷器１０７の構造を示す。上記蓄冷器１０７は、断熱性を有する円筒状の蓄冷容器１１６内に蓄冷構造体１１７が充填されている。また、上記蓄冷容器１１６の左右の壁部に、上記空気バイパス回路１０８を構成する上記空気導入路１２２と上記空気排出路１２３が接続されている。
【００６６】
本実施形態における上記蓄冷構造体１１７は、連続気孔を備える多孔質熱伝導性構造体１１９の空隙に、固体状の樹脂蓄冷物質１０２を保持させて構成されている。
【００６７】
図４に、上記蓄冷構造体１１７を構成する多孔質熱伝導性構造体１１９の外観形態及び、上記蓄冷構造体１１７の製造手法の一例を示す。本実施形態では、樹脂蓄冷物質１０２を、容器１２０内で融点以上に加熱して溶融させ、これに上記多孔質熱伝導性構造体１１９を浸漬する。これにより、溶融状態にある上記樹脂蓄冷物質１０２が、上記多孔質熱伝導性構造体１１９の空隙部に充填される。
【００６８】
上記多孔質熱伝導性構造体１１９は、通気性を有する３次元網状構造を備える。本実施形態では、空隙率が９０％以上のニッケルの金属多孔質体を採用している。
【００６９】
上記多孔質熱伝導性構造体１１９は、種々の手法を用いて製造されたものを採用することができる。たとえば、発泡させた多孔質樹脂支持体に、無電解メッキ、真空蒸着、スパッタリング等の方法で、カーボンや金属を被覆して導電性を付与する。この導電性を付与した多孔質樹脂支持体をメッキ浴中で給電ブスバーを兼ねた回転軸の周りに回転する陰極体の表面に密着させることにより、陽極から金属を上記多孔質体に電気メッキする。その後、上記多孔質樹脂支持体を除去することにより、図４に示すような、三角柱状の骨格が３次元に連なった連続気孔をもつ金属多孔質体１１９を得ることができる。
【００７０】
本実施形態に係る樹脂蓄冷物質１０２は、パラフィン、樹脂、その他添加剤を含んで構成される固体状の樹脂蓄冷物質である。蓄冷温度は、約−５℃〜１５℃であり、約２．５ｋＪ／ｋｇ・Ｋの比熱、０．２１〜０．２２Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有している。また、固体形状を保持したまま、１７５〜１８０ｋＪ／ｋｇの潜熱量を有している。また、融点は１００℃以上である。たとえば、三菱電線工業に係る潜熱蓄冷材（登録商標ＭＨＳシリーズ）を採用することができる。
【００７１】
図５に、本実施形態係る蓄冷構造体１１７の断面を模式的に示す。この図に示すように、多孔質熱伝導性構造体１１９の空隙に樹脂蓄冷物質１２０が充填保持されている。本実施形態では、蓄冷構造体１１７全体を、連続気孔を有する多孔質構造に構成し、上記連続気孔が、空気を流動させる熱交換流路１２４を構成するようにしている。
【００７２】
図５に示すように、多孔質熱伝導性構造体１１９の連続気孔内の表面に、上記樹脂蓄冷物質１０２が均等に積層されて保持されるとともに、蓄冷構造体１１７の全体が通気性を備えるように構成されている。本実施形態では、上記蓄冷構造体１０７の空隙率が２０％となるように、上記樹脂蓄冷物質１０２が充填されている。
【００７３】
上記多孔質熱伝導性構造体１１９の熱伝導率は、上記樹脂蓄冷物質１０２より大きい。このため、上記蓄冷構造体１１７の内部では、主として上記多孔質熱伝導性構造体１１９を介して熱が移動させられ、上記蓄冷構造体１１７内部における熱移動の速度が速い。したがって、上記空気バイパス流路１０８を流動させられる蓄冷用熱媒体としての空気から入熱された冷熱を、上記蓄冷構造体１１７の全域に、迅速に移動させることができる。このため、短時間に蓄冷行程を行うことが可能となり、空調装置の定常運転に支障を与えることはない。
【００７４】
図２に示すように、上記蓄冷構造体１１７と上記蓄冷容器１１６の左右軸方向壁の間には、上記蓄冷構造体１１７の連続気孔に連通する隙間１３１及び１３２が設けられており、上記空気導入口１２２から導入された冷却熱媒体としての空気は、上記隙間１３１を介して上記蓄冷構造体１１７内部の熱交換路１２４内を流動させられる。また、蓄冷構造体１１７から出た熱媒体は、上記隙間１３２を介して集合させられ、空気排出路１２３から送風路８に排出される。
【００７５】
本実施形態では、蓄冷用の空気が流動する上記熱交換路１２４が、冷却対象である空調用の空気を流動させる熱交換路を兼用している。すなわち、蓄冷用の冷却空気から上記樹脂蓄冷物質１０２に直接冷熱を移動させることにより冷熱を蓄積し、また、上記樹脂蓄冷熱物質１０２から空調用空気を直接冷却する。
【００７６】
しかも、上記蓄冷構造体１１７の熱交換路１２４の内部表面積は極めて大きい。したがって、蓄冷用空気と蓄冷構造体１１７とを非常に大きな熱交換面を介して熱交換させることが可能となる。これにより、連続気孔からなる上記熱交換路１２４を通過する大量の空調用空気に冷熱を移動させ、車室内の空調に利用することができる。
【００７７】
上記構成により、上記エンジン等が停止した状態において、上記蓄冷器１０７に蓄積した冷熱を利用して空調を行うことが可能となる。これにより、エンジンのアイドリング運転が不要となり、燃費を向上させることができるばかりでなく、排気ガスを低減させることも可能となる。
【００７８】
また、本実施形態は、従来の送風路８を利用して蓄冷システム１０１を構成できるため、装置をコンパクトに構成できる。
【００７９】
図６に、本願発明に係る蓄冷システムの第２の実施形態を示す。なお、空調システム１の構成は、上記第１の実施形態と同様であるので説明は省略する。
【００８０】
第２の実施形態に係る蓄冷システム２０１は、冷凍サイクルＳを構成する熱媒体を利用して蓄冷行程を行うものである。なお、本実施形態における蓄冷構造体の構成は、第１の実施形態と同様であるので説明は省略する。
【００８１】
図６に示すように、本実施形態では、冷凍サイクルＳにおけるエバポレータ７の下流側に接続されるとともに、上記冷凍サイクルを流れる熱媒体を導入する熱媒体導入路２２２と、上記熱媒体導入路２２２より下流側に接続されて上記熱媒体を戻す熱媒体排出路２２３を備える熱媒体パイパス回路２０８を設け、この熱媒体パイパス回路２０８中に蓄冷器２０７を設ける。
【００８２】
上記蓄冷器２０７内には、上記熱媒体を流動させるパイプ２１８設けられている。そして、上記パイプ２１８内に上記熱媒体を流動させることにより、蓄冷行程が行われる。
【００８３】
一方、上記蓄冷器２０７内に充填された蓄冷構造体２１７は、第１の実施形態と同様の連続気孔を有する多孔質状に形成されており、この連続気孔から構成される熱交換路２２４に空調用空気を流動させることにより、空気冷却行程を行うことができるように構成している。
【００８４】
本実施形態では、上記蓄冷器２０７内に外気を直接導入することにより、上記空気冷却行程を行う。上記蓄冷容器２０７に接続された外気導入路２３２と、上記蓄冷器２０７から上記送風路８に接続された空気排出路２３３が設けられている。
【００８５】
上記外気導入路２３２と上記空気排出路２３３には、閉止バルブ２３４，２３５が設けられており、上記蓄冷行程時や保温時に蓄冷器内の冷熱が逃げないように構成している。また、上記空気排出路２３３にファン２１１が設けられており、上記蓄冷器２０７内に外気を導入するとともに、上記送風路８に供給できるように構成している。
【００８６】
本実施形態では、上記空気排出路２３３を、上記エバポレータ７の下流側に接続し、上記蓄冷器２０７で冷却された冷却空気によって、通常の空調制御を行えるように構成している。なお、第１の実施形態と同様に、上記空気排出路２３３を、吹き出し口１０、１１，１２の近傍に設けて、上記蓄冷器２０７によって冷却された空気を車室に直接吹き出すように構成することもできる。
【００８７】
本実施形態における蓄冷行程は、上記バルブ２２４，２２５を開状態に制御して冷凍サイクルＳの熱媒体の一部を上記蓄冷器２０７内に導入することにより行われる。上記エバポレータ７によって気化された熱媒体は、約０℃〜１０℃程度の温度を有し、上記第１の実施形態と同様に、蓄冷器２０７内に導入されて蓄冷行程が行われる。
【００８８】
一方、空気冷却行程は、上記閉止バルブ２３４，２３５を開状態に制御するとともに、上記ファン２１１を作動させることにより行われる。これにより、外気が上記蓄冷器２０７内を流動させられとともに冷却され、上記送風路８に供給される。
【００８９】
図７及び図８に第２の実施形態に係る蓄冷器２０７の構造を示す。第２の実施形態では、第１の実施形態と同様に、断熱性を有する円筒状の蓄冷容器２１６内に蓄冷構造体２１７が充填されている。
【００９０】
上記蓄冷容器２１６には、外気を導入する上記外気導入路２３２が接続されているとともに、空気排出路２３３が接続されており、第１の実施形態と同様に、上記蓄冷構造体２０７の連続気孔が外気を流動させる熱交換路２２４を構成している。
【００９１】
一方、本実施形態では、上記冷凍サイクルＳの熱媒体を上記蓄冷構造体内に流動させるために、パイプ２１８が、上記蓄冷器２０７内を貫通するように設けられている。上記パイプ２１８は、銅等の熱伝導率の高い金属材料から形成されている。これにより、上記冷凍サイクルＳ内を循環する熱媒体を、上記蓄冷器２０７内に導入して蓄冷行程が行われる。
【００９２】
上記構成を採用することにより、冷凍サイクルＳを循環する熱媒体を利用して蓄冷行程を行うことができる。一方、多孔質状の上記蓄冷構造体２１７内を空気が流動させられて冷却されるため、上記第１の実施形態と同様の効果を期待できる。
【００９３】
図９及び図１０に本願発明の第３の実施形態に係る蓄冷器３０７を示す。この実施形態は、第２の実施形態と同様に、熱媒体導入路３２２及び熱媒体排出路３２３に接続されるとともに、熱媒体を蓄冷構造体３１７内で流動させるパイプ３１８を、上記蓄冷構造体３１７を貫通するように設けて構成されている。
【００９４】
一方、上記蓄冷構造体３１７は、図４に示すのと同様の連続気孔を備える多孔質熱伝導性構造体３１９の空隙に、固体状の樹脂蓄冷物質３０２を充填して形成された蓄冷部３４１と、熱媒体が流動させられる熱交換流路３４２とを備えて構成されている。なお、多孔質熱伝導性構造体３１９に固体蓄冷物質３０２を充填する手法は、第１の実施形態と同様であるので説明は省略する。
【００９５】
図１０に示すように、上記蓄冷容器３１６の中心軸から放射状に延びるように配置された複数の熱伝導部材３０６が設けられている。上記熱伝導部材３０６は、上記蓄冷容器３１６の内周壁まで延出させられており、蓄冷容器３１６内の円筒状の空間を、８つの領域に区画している。上記熱伝導部材３０６は、銅、アルミ、鉄等の高い熱伝導率を備える材料から形成されている。
【００９６】
上記熱伝導部材３０６によって区画された８の領域のうち、一つおきに形成された領域に、上記樹脂蓄冷物質３０２を充填した多孔質熱伝導性構造体３１９が配置されて蓄冷部３４１が形成されている。上記蓄冷物質を充填した多孔質熱伝導性構造体３１９が配置されていない領域は、空調用空気が流れる熱交換流路３４２としている。上記熱交換流路３４２に、上記外気導入路３２２を介して外気が導入されるとともに、上記排出口３２３から排出されて空気冷却行程が行われる。
【００９７】
上記蓄冷構造体３１７と上記蓄冷容器３１６の左右軸方向壁の間には、上記各熱交換流路３２２に連通する隙間３３０及び３３１が設けられており、外気導入口３２２から導入された空気は、上記外気導入路３２２側の隙間３３０を介して、上記４つの熱交換流路３４２に分かれて軸方向に流動させられる。また、上記空気排出口３２３側の隙間３３１を介して熱交換を終えた空気が集合させられ、上記排出口３２３から送風路８に供給される。
【００９８】
図１０に示すように、上記蓄冷部３４１と上記熱交換流路３４２には、上記熱伝導部材３０６から延出するフィン状の熱交換部材３４４，３４５がそれぞれ設けられている。上記熱交換部材３４４，３４５も、上記熱伝導部材３０６と同様に、銅、アルミ、アルミ合金等の高い熱伝導率を備える板状部材から形成されている。このため、空気と樹脂蓄冷物質との間の熱交換効率をさらに高めることができる。また、本実施形態に係る上記熱交換部材３４５は、空気の流れに沿うように配置されているため抵抗が少なく、空気の流動を阻害することはなく、大量の空気との間で熱交換を行うことができる。
【００９９】
本実施形態では、上記パイプ３１８を流れる熱媒体から、上記熱伝導部材３０６の壁部、上記熱交換部材３４４及び上記多孔質熱伝導性構造体３１９を介して上記樹脂蓄冷物質に冷熱が蓄積される。したがって、上記熱伝導部材３０６及び上記パイプ３１８から離れた部分に充填された樹脂蓄冷物質にも効率よく冷熱を移動させて蓄積させることができる。また、上記熱交換流路３４２から離れた部位に蓄積された冷熱を、上記熱交換流路３４２を流動する空調用空気に迅速に移動させて熱交換を行うことができる。このため、短時間に大量の熱を、上記蓄冷構造体３１７に蓄冷できるとともに、大量の空気に冷熱を移動させて空気冷却行程を行うことができる。
【０１００】
また、本実施形態に係る上記蓄冷器３０７も、小型軽量であり、装置重量が大きく増加することもない。しかも、従来の空調システムの一部を利用しているため、装置全体をコンパクトに構成することができる。
【０１０１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
エンジン停止時や空調システムの始動時等において、十分な冷却空気を調製して空調を行うことができる。
【符号の説明】
【０１０３】
１  空調システム
７  エバポレータ
８  送風路
１０１  車両空調用蓄冷システム
１０７  蓄冷器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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