(57)【要約】【課題】  車両床下に室外熱交換器を配置する車両用室外熱交換器冷却装置において、走行用エンジンの排熱によって冷却能力が低下する不具合を回避する。【解決手段】  車両床下に配置され、空気と冷媒との間で熱交換する室外熱交換器１２と、室外熱交換器１２に空気を送風する冷却ファン２１と、通常時、冷却ファン２１を正回転させることにより空気を車両前方から車両後方へ向かって送風し、車両停車時、冷却ファン２１の回転方向を逆回転させて空気を車両後方から車両前方へ向かって送風する制御装置３３を備える。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両床下に配置され、空気と冷媒との間で熱交換する室外熱交換器（１２）と、
前記室外熱交換器（１２）に前記空気を送風する冷却ファン（２１）と、
通常時は、前記冷却ファン（２１）を正回転させることにより前記空気を車両前方から車両後方へ向かって送風し、車両停車時は、前記冷却ファン（２１）の回転方向を逆回転させて前記空気を車両後方から車両前方へ向かって送風する制御装置（３３）を備えることを特徴とする車両用室外熱交換器冷却装置。
【請求項２】
前記制御装置（３３）は、前記車両停車時に加え、凝縮器前面温度（Ｔａ）が所定温度以上のとき、前記冷却ファン（２１）の回転方向を逆回転させることを特徴とする請求項１に記載の車両用室外熱交換器冷却装置。
【請求項３】
前記室外熱交換器（１２）は、走行用エンジン（２０）の車両後方側であって、エンジン排熱で加熱された高温空気が流入する位置に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用室外熱交換器冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両床下に室外熱交換器を配置する車両用室外熱交換器冷却装置に関するものであり、特に冷凍車に用いて好適である。
【背景技術】
【０００２】
従来、貨物車両の荷台に冷凍庫を後から架装する冷凍車においては、エンジンルームに搭載される車室空調用の室外熱交換器（凝縮器）のみでは冷媒の凝縮能力が不足するため、冷凍庫用の凝縮器を車室空調用の凝縮器とは別に搭載するものがある。
【０００３】
この種の冷凍車においては、エンジンルームに冷凍庫用の凝縮器を搭載するスペースを確保できないことから、例えば、特許文献１のように、冷凍庫用の凝縮器を荷台の床下、換言すれば、冷凍庫の床下（以下、車両床下という）に配置している。具体的には、凝縮器を車両床下の車両前後方向略中央かつ車両右側部に配置している。
【特許文献１】特開２００５−００８０８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、冷凍庫の床面を低く抑えた低床タイプの冷凍車においては、地面と冷凍庫の床面との間隔が狭くなるため、特許文献１に示されている従来部位に凝縮器を搭載することができない。そこで、低床タイプの冷凍車においては、かろうじて凝縮器搭載スペースが残されている車両床下最後部に凝縮器を配置する対策が講じられている。
【０００５】
図４は、低床タイプの冷凍車における凝縮器の搭載状態を示す図である。凝縮器１２は、搭載スペース上の制約から、熱交換コア面が車両前後方向を向くように配置され、矢印Ａのように、冷却ファン２１によって車両前方側から車両後方側へ向けて空気が送風されるようになっている。
【０００６】
しかし、このような凝縮器１２の配置においては、車両停車時または低車速時には、走行用エンジン２０の排熱によって凝縮器１２の冷却能力が低下してしまう。これは、以下の理由による。
【０００７】
即ち、走行用エンジン２０の排熱によって加熱された空気は、矢印Ｅのように、冷却ファン２１によって凝縮器１２に吸い寄せられるが、車両走行時は、この加熱された空気が車両床下に巻き込まれる走行風によって冷却されるため、凝縮器１２の吸込み空気温度が著しく上昇することはない。
【０００８】
一方、車両停車時または低車速時は、走行風が発生しない、または微風であるため、エンジン排熱で加熱された高温空気が、走行風で冷却されることなく、凝縮器１２に吸い込まれてしまう。
【０００９】
この結果、車両停車時および低車速時には、凝縮器１２の吸込み空気温度が著しく上昇し、凝縮器１２における冷媒の凝縮が不十分となる。つまり、凝縮器１２の冷却能力が低下してしまう。
【００１０】
そこで、冷却ファン２１の送風方向を矢印Ａと逆方向、即ち、車両後方側から車両前方側へ向かう方向にして、エンジン排熱で加熱された高温空気を吸い込むことを回避する手段が考えられる。
【００１１】
しかし、冷却ファン２１の送風方向を矢印Ａと逆方向にすると、車両走行時には、冷却ファン２１による送風空気が走行風Ｆと対向するため、凝縮器１２への送風が困難となってしまう問題がある。
【００１２】
本発明は、上記点に鑑み、車両床下に室外熱交換器を配置する車両用室外熱交換器冷却装置において、走行用エンジンの排熱によって冷却能力が低下する不具合を回避することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明は、車両床下に配置され、空気と冷媒との間で熱交換する室外熱交換器（１２）と、
室外熱交換器（１２）に空気を送風する冷却ファン（２１）と、
通常時は、冷却ファン（２１）を正回転させることにより空気を車両前方から車両後方へ向かって送風し、車両停車時は、冷却ファン（２１）の回転方向を逆回転させて空気を車両後方から車両前方へ向かって送風する制御装置（３３）を備えることを特徴とする。
【００１４】
これによると、車両停車時のみ、冷却ファン（２１）が車両後方から車両前方へ向かって空気を送風できるので、車両停車時に、走行用エンジンの排熱によって加熱された高温空気を、室外熱交換器（１２）が吸い込むことを防止できる。
【００１５】
また、通常時は、冷却ファン（２１）が車両前方から車両後方へ向かって空気を送風するので、冷却ファン（２１）による送風空気が走行風（Ｆ）と対向することなく、室外熱交換器（１２）への送風が可能である。
【００１６】
この結果、車両床下に室外熱交換器を配置する車両用室外熱交換器冷却装置において、走行用エンジンの排熱によって冷却能力が低下する不具合を回避できる。
【００１７】
また、本発明は、制御装置（３３）が、車両停車時に加え、凝縮器前面温度（Ｔａ）が所定温度以上のとき、冷却ファン（２１）の回転方向を逆回転させるようにしてもよい。
【００１８】
これによると、車両停車時のみならず、低車速時においても、エンジン排熱によって加熱された高温空気を、室外熱交換器（１２）が吸い込むことを防止できる。
【００１９】
また、本発明は、具体的には、室外熱交換器（１２）を、走行用エンジン（２０）の車両後方側であって、エンジン排熱で加熱された高温空気が流入する位置に配置している。
【００２０】
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１〜図３に基づいて説明する。図１は、第１実施形態による車両用室外熱交換器冷却装置を適用した車両用空調装置の全体構成図である。図２は、図１の車両用空調装置を搭載した車両（冷凍車）の概略断面図であり、図中の前後の矢印は車両の前後方向を示すものである。
【００２２】
本車両用空調装置を構成する冷凍サイクル１０は、１つの圧縮機１１、１つの凝縮器１２および並列に接続された２つの蒸発器１３、１４を備え、２つの蒸発器１３、１４によって車両１５の車室１６の冷房および冷凍庫１７の冷却を行うものである。なお、凝縮器１２は、本発明における室外熱交換器に該当するものである。
【００２３】
冷凍サイクル１０において、冷媒を吸入圧縮する圧縮機１１は、車両１５の最前部のエンジンルーム内に配置され、プーリー１８、ベルト１９等を介して走行用エンジン２０により回転駆動される。
【００２４】
この圧縮機１１としては、吐出容量の変化により冷媒吐出能力を調整できる可変容量型圧縮機、あるいは電磁クラッチの断続により圧縮機作動の稼働率を変化させて冷媒吐出能力を調整する固定容量型圧縮機のいずれを使用してもよい。
【００２５】
圧縮機１１から吐出される高温高圧の冷媒を冷却し凝縮する凝縮器１２は、車両床下即ち冷凍庫１７の床下であって、車両最後部に配置されている。この凝縮器１２は、搭載スペースの制約上、熱交換コア面を車両前後方向に向けて配置されている。
【００２６】
凝縮器１２のさらに車両後方側には、軸流ファンからなる冷却ファン２１が配置されている。この冷却ファン２１が電動モータ２２によって駆動されて、凝縮器１２に空気が送風される。
【００２７】
この電動モータ２２が正回転方向に回転すると、軸流ファンからなる冷却ファン２１が正回転方向に回転して、矢印Ａのように、空気が車両前方から車両後方へ向けて送風される。反対に、電動モータ２２が逆回転方向に回転すると、軸流ファンからなる冷却ファン２１が逆回転方向に回転して、矢印Ｂのように、空気が車両後方から車両前方へ向けて送風される。
【００２８】
凝縮器１２で凝縮された冷媒は、受液器２３にて気液が分離され、受液器２３から流出する液冷媒は、流れが分岐されて、２つの膨張弁２４、２５に送られる。膨張弁２４、２５は冷凍サイクル１０の減圧手段をなすものであり、液冷媒を減圧膨張させる。
【００２９】
２つの蒸発器１３、１４のうち、一方の車室用蒸発器１３は、膨張弁２４から流出する低温低圧の冷媒が空気から吸熱して蒸発することにより空気を冷却する冷却用熱交換器であり、車室１６内の空間を冷房する。
【００３０】
この車室用蒸発器１３は、電動式の送風ファン２６とともに図示しないケース内に収納されて、車室１６前部の図示しない計器盤内に配置されている。車室用蒸発器１３および送風ファン２６が収納されるケース内には、図示しない内気吸入口から内気が導入され、図示しない外気吸入口から外気が導入される。
【００３１】
この内気および外気は、送風ファン２６によって車室用蒸発器１３に送風されて冷却され、図示しない吹出口から矢印Ｃのように車室１６内に吹き出される。
【００３２】
２つの蒸発器１３、１４のうち、他方の冷凍庫用蒸発器１４は膨張弁２５から流出する低温低圧の冷媒が空気から吸熱して蒸発することにより空気を冷却する冷却用熱交換器であり、冷凍庫１７内の空間を冷却する。
【００３３】
この冷凍庫用蒸発器１４は、電動式の送風ファン２７とともに図示しないケース内に収納されて、冷凍庫１７の車両前方側に配置されている。冷凍庫用蒸発器１４および電動式の送風ファン２７が収納されるケース内には、図示しない空気通路を介して冷凍庫１７内の空気が導入される。
【００３４】
この導入空気は、送風ファン２７によって冷凍庫用蒸発器１４に送風されて冷却され、図示しない吹出口から矢印Ｄのように冷凍庫１７内に吹き出される。
【００３５】
ところで、冷凍サイクル１０において、膨張弁２４の冷媒流れ上流側に電磁弁２８が配置されるとともに、車室用蒸発器１３の冷媒流れ下流側に電磁弁２９が配置される。この電磁弁２８、２９を開閉することにより、車室用蒸発器１３内の冷媒流れを断続できる。
【００３６】
同様に、膨張弁２５の冷媒流れ上流側に電磁弁３０が配置されるとともに、冷凍庫用蒸発器１４の冷媒流れ下流側に電磁弁３１がそれぞれ配置される。この電磁弁３０、３１を開閉することにより、冷凍庫用蒸発器１４内の冷媒流れを断続できる。さらに、電磁弁３１の冷媒流れ下流側には、逆止弁３２が配置され、逆止弁３２が冷凍庫用蒸発器１４への冷媒の逆流を防止する。
【００３７】
次に、本実施形態における電気制御部の概要を説明する。電子制御装置３３はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピュータと、その周辺回路にて構成されるものである。なお、電子制御装置３３は、本発明における制御装置に該当するものである。
【００３８】
電子制御装置３３には、車両走行速度Ｖを検出する車速センサ３４および凝縮器前面温度Ｔａを検出する凝縮器前面温度センサ３５から検出信号が入力される。ここで、凝縮器前面温度Ｔａとは、凝縮器１２の前面側、即ち、凝縮器１２の車両前方側における空気温度である。
【００３９】
なお、本例では、車速センサ３４を車両前輪部に配置し、凝縮器前面温度センサ３５を凝縮器１２の前面部に配置している。
【００４０】
さらに、車室１６内の計器盤周辺に配置される空調操作パネル（図示せず）には、乗員により手動操作される冷凍スイッチ３６およびエアコンスイッチ３７が備えられ、この冷凍スイッチ３６およびエアコンスイッチ３７の操作信号も電子制御装置３３に入力される。
【００４１】
ここで、冷凍スイッチ３６およびエアコンスイッチ３７は、冷凍サイクル１０の圧縮機１１の作動のオンオフ信号を発生するものであり、冷凍スイッチ３６およびエアコンスイッチ３７のいずれか１つがオンされると圧縮機１１の作動がオンされ、冷凍サイクル１０に冷媒が循環する。
【００４２】
凝縮器１２の冷却ファン２１の電動モータ２２は、モータ駆動回路３８により印加電圧が断続され、冷却ファン２１の回転が断続される。また、モータ駆動回路３８が電動モータ２２への印加電圧の正負を逆転することにより、冷却ファン２１を逆回転させることができる。
【００４３】
また、電子制御装置３３には、走行用エンジン２０のイグニッションスイッチ（図示せず）を介して車載バッテリ（図示せず）から電源が供給される。
【００４４】
次に、上記構成において、車両用空調装置の全体の作動を説明する。まず、冷凍サイクル１０の作動について説明する。本例では、冷凍サイクル１０の運転モードとして、冷凍庫単独運転モード、車室内単独運転モード、車室内・冷凍庫同時運転モードの３つの運転モードがある。
【００４５】
走行用エンジン２０のイグニッションスイッチがオンされて電子制御装置３３に電源が供給された状態において、空調操作パネルの冷凍スイッチ３６とエアコンスイッチ３７のうち、冷凍スイッチ３６のみが投入されると冷凍庫単独運転モードとなる。
【００４６】
この冷凍庫単独運転モードでは、電磁弁２８、２９が閉じられ、電磁弁３０、３１が開かれる。これにより、車室用蒸発器１３内の冷媒流れが遮断され、冷凍サイクル１０を循環する冷媒の全量が冷凍庫用蒸発器１４内を流れるので、車室１６内は冷房されず、冷凍庫１７内のみが冷却される。
【００４７】
また、空調操作パネルの冷凍スイッチ３６とエアコンスイッチ３７のうち、エアコンスイッチ３７のみが投入されると車室内単独運転モードとなる。この車室内単独運転モードでは、電磁弁２８、２９が開かれ、電磁弁３０、３１が閉じられる。これにより、冷凍庫用蒸発器１４内の冷媒流れが遮断され、冷凍サイクル１０を循環する冷媒の全量が車室用蒸発器１３内を流れるので、冷凍庫１７内は冷却されず、車室１６内のみが冷房される。
【００４８】
さらに、空調操作パネルの冷凍スイッチ３６およびエアコンスイッチ３７の両者が投入されると車室内・冷凍庫同時運転モードとなる。この車室内・冷凍庫同時運転モードでは、電磁弁３０、３１が常に開かれ、電磁弁２８、２９は周期的に開閉を繰り返す。
【００４９】
本例では、電磁弁２８、２９は、５秒間開いた後、１０秒間閉じる動作を繰り返すようになっている。これにより、車室用蒸発器１３および冷凍庫用蒸発器１４の両者に冷媒を流すことができるとともに、車室用蒸発器１３内を流れる冷媒流量と比較して、冷凍庫用蒸発器１４内を流れる冷媒流量を多くすることができる。
【００５０】
このため、車室用蒸発器１３の蒸発圧力と比較して、冷凍庫用蒸発器１４の蒸発圧力を低くすることができるので、車室１６内と冷凍庫１７内とを同時に冷房・冷却し、かつ、車室１６内と比較して冷凍庫１７内を低い温度に冷却することができる。
【００５１】
ところで、冷凍庫用蒸発器１４の蒸発圧力が車室用蒸発器１３の蒸発圧力よりも低くなると、車室用蒸発器１３を流出して圧縮機１１へ向かって流れる冷媒が冷凍庫用蒸発器１４へ逆流しようとする。そこで、本例では、電磁弁３１の冷媒流れ下流側に逆止弁３２を配置しているので、冷凍庫用蒸発器１４への冷媒の逆流を防止することができる。
【００５２】
次に、本実施形態による車両用室外熱交換器冷却装置の作動について説明する。図３のフローチャートは、電子制御装置３３のマイクロコンピュータにより実行される制御処理の概要を示す。
【００５３】
図３の制御ルーチンは、走行用エンジン２０のイグニッションスイッチがオンされて電子制御装置３３に電源が供給された状態において、空調操作パネルの冷凍スイッチ３６およびエアコンスイッチ３７のいずれか１つが投入されるとスタートする。
【００５４】
まず、フラグ、タイマー等の初期化がなされた後、ステップＳ１００で、車速センサ３４および凝縮器前面温度センサ３５からの検出信号を読み込む。
【００５５】
続いて、ステップＳ１１０にて、車速センサ３４が検出する車両走行速度Ｖに基づいて、車両１５が停車している（Ｖ＝０）か否かを判定し、車両１５が停車しているとき、次のステップＳ１２０に進む。
【００５６】
そして、ステップＳ１２０にて、電子制御装置３３がモータ駆動回路３８を制御して、冷却ファン２１を逆回転させる。これにより、矢印Ｂのように凝縮器１２に車両後方から車両前方へ向かって空気が送風される。
【００５７】
これにより、車両停車時は、凝縮器１２が車両後方側の空気を吸い込むことができ、走行用エンジン２０の排熱によって加熱された高温空気を吸い込むことを回避できる。この結果、走行用エンジン２０の排熱によって凝縮器１２の冷却能力が低下することを回避できる。
【００５８】
一方、ステップＳ１１０にて、車両１５が停車していない（Ｖ＞０）と判定されたときは、ステップＳ１３０に進む。ステップＳ１３０では、凝縮器前面温度センサ３５が検出する凝縮器前面温度Ｔａに基づいて、凝縮器前面温度Ｔａが所定温度以上であるか否かを判定する。
【００５９】
その結果、凝縮器前面温度Ｔａが所定温度以上のとき、ステップＳ１２０に進む。なお、本例では、この所定温度を６０℃とし、凝縮器前面温度Ｔａが６０℃以上のとき、ステップＳ１２０に進むようにしている。
【００６０】
そして、ステップＳ１２０にて、冷却ファン２１を逆回転させるので、矢印Ｂのように凝縮器１２に車両後方から車両前方へ向かって空気が送風される。
【００６１】
これにより、車両停車時のみならず、低車速時にも、凝縮器１２が車両後方側の空気を吸い込むことができ、走行用エンジン２０の排熱によって加熱された高温空気を吸い込むことを回避できる。この結果、走行用エンジン２０の排熱によって凝縮器１２の冷却能力が低下することを回避できる。
【００６２】
一方、ステップＳ１３０にて、凝縮器前面温度Ｔａが所定温度以上ではないと判定されたときは、ステップＳ１４０に進む。ステップＳ１４０では、電子制御装置３３がモータ駆動回路３８を制御して、冷却ファン２１を正回転させる。
【００６３】
冷却ファン２１を正回転させると、送風空気は矢印Ａのように車両前方から車両後方へ向かって流れるので、走行用エンジン２０の排熱によって加熱された空気が矢印Ｅのように凝縮器１２に吸い寄せられる。
【００６４】
しかし、凝縮器前面温度Ｔａが所定温度以上ではない、換言すれば、エンジン排熱によって加熱された高温空気が走行風によって冷却されているので、凝縮器１２の冷却能力は低下しない。
【００６５】
また、冷却ファン２１を正回転させると、送風空気の流れ方向Ａが走行風の流れ方向Ｆと略同一になる。このため、車両走行時に、冷却ファン２１による送風空気が走行風Ｆと対向することなく、凝縮器１２に送風することができる。この結果、車両走行時においても凝縮器１２の冷却能力を確保できる。
【００６６】
（他の実施形態）
なお、上記実施形態では、ステップＳ１３０における凝縮器前面温度Ｔａの所定温度を６０℃としているが、これに限定されるものではない。即ち、この所定温度は、凝縮器前面温度Ｔａと凝縮器１２の冷却能力との相関関係を考慮して適宜設定すればよい。
【００６７】
また、上記実施形態では、凝縮器１２を車両最後部に配置しているが、車両前後方向における凝縮器１２の位置はこれに限定されるものではなく、適宜変更が可能である。
【００６８】
また、上記実施形態では、冷却ファン２１を凝縮器１２の車両後方側に配置しているが、冷却ファン２１を凝縮器１２の車両前方側に配置してもよい。
【００６９】
また、上記実施形態では、室外熱交換器として、冷媒を冷却し凝縮する凝縮器１２を用いているが、室外熱交換器として、超臨界サイクルにおける放熱器、即ち、冷媒を超臨界状態のまま冷却するだけで、凝縮しない放熱器を用いてもよい。
【００７０】
また、本発明が適用される冷凍サイクルは、上記実施形態に限定されるものではなく、室外熱交換器を有する種々の冷凍サイクルに適用が可能である。例えば、車室用蒸発器１３を廃止して、冷凍庫用蒸発器１４のみによって冷凍庫１７内のみを冷却するようにしてもよい。また、冷凍庫用蒸発器１４を廃止して、車室用蒸発器１３のみによって車室１６内のみを冷房するようにしてもよい。
【００７１】
また、上記実施形態では、本発明を冷凍車に適用しているが、これに限定されるものではなく、車両床下に室外熱交換器を配置する種々の車両に適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の第１実施形態による車両用室外熱交換器冷却装置を適用した車両用空調装置の全体構成図である。
【図２】図１の車両用空調装置を搭載した車両の概略断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態の作動の概要を示すフローチャートである。
【図４】従来技術における車両の概略断面図である。
【符号の説明】
【００７３】
１２…凝縮器（室外熱交換器）、２０…走行用エンジン、２１…冷却ファン。
【図１】
2007055524.tif 000003
【図２】
2007055524.tif 000004
【図３】
2007055524.tif 000005
【図４】
2007055524.tif 000006