(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空調空気との熱交換をする熱交換器（６）と、
気体冷媒を凝縮、若しくは液体冷媒を蒸発させる凝縮蒸発コア（５１ｂ、５２ｂ、５１′ｂ）と、
前記凝縮蒸発コア（５１ｂ、５２ｂ、５１′ｂ）に対応して設けられ、加熱されることにより冷媒を脱離して前記凝縮蒸発コア（５１ｂ、５２ｂ、５１′ｂ）に放出し、冷却されることにより前記凝縮蒸発コア（５１ｂ、５２ｂ、５１′ｂ）にて気化された冷媒を吸着する吸着剤を有する吸着コア（５１ａ、５２ａ、５１′ａ）と、
前記熱交換器（６）と前記凝縮蒸発コア（５１ｂ、５２ｂ、５１′ｂ）と前記吸着コア（５１ａ、５２ａ、５１′ａ）とを流体が循環可能に接続する流体循環路と、
燃料の燃焼熱を利用して、前記流体循環路内の流体を加熱する燃焼式ヒータ（４０）と、
前記流体循環路内の流体を冷却する冷却手段（２１）とを有し、
暖房時には、前記燃焼式ヒータ（４０）により加熱された流体を前記熱交換器（６）に導き、空調空気を暖め、
冷房時には、前記燃焼式ヒータ（４０）により加熱された流体を前記吸着コア（５１ａ、５２ａ、５１′ａ）に導いて前記吸着剤から冷媒の脱離を行う脱離過程と、前記冷却手段（２１）により冷却された流体を前記吸着コア（５１ａ、５２ａ、５１′ａ）に導いて気化された冷媒を吸着剤に吸着させる吸着過程とを交互運転し、吸着過程の際の前記凝縮蒸発コア（５１ｂ、５２ｂ、５１′ｂ）における冷媒の蒸発熱で冷却された流体を前記熱交換器（６）に導き、空調空気を冷やすことを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
前記吸着コアの脱離過程と吸着過程とを２台の吸着コア（５１ａ、５２ａ）を用いて交互運転することにより連続的に冷房を行うことを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
【請求項３】
前記吸着コアの脱離過程と吸着過程とを１台の吸着コア（５１′ａ）で時間分割して交互運転することにより断続的に冷房を行うことを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
【請求項４】
前記冷却手段は、車両走行用エンジン（２０）の冷却を行うラジエータ（２１）を用いていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン停止時にも冷暖房が可能な車両用空調装置に関し、例えばトラック等の仮眠用空調装置に適用するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両駐車時にトラック等の車両の仮眠室を冷暖房するためには、エンジンをアイドリング運転させ、エンジン排熱を利用して暖房を行い、エンジン動力で蒸発圧縮冷凍サイクルを作動して冷房を行っていた。しかし、エンジン作動による排気ガスの排出、燃料の消費および騒音が問題となり、仮眠中のエンジン停止が望まれている。
【０００３】
これに対応するため、エンジン停止時の暖房手段としては燃焼式ヒータによる暖房が一般的に知られている。
一方、冷房手段としては、特開平９−９９７３１号公報において、吸着式の冷房装置が示されている。吸着式の冷房装置では、走行中に電気ヒータで加熱して吸着剤に吸着されている冷媒を脱離（脱着）する。そして、仮眠時には、脱離された吸着剤の吸着作用による冷媒の蒸発潜熱を利用して冷房を行う方法が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開平９−９９７３１号公報においては、仮眠冷房可能な時間および能力は脱離を行う時間および脱離した吸着材の量に依存するため、長時間冷房を行うためには非常に大きな吸着装置で長時間脱離運転をしておかなければならない。そのため、吸着装置が大きくなるとともに、一定時間の走行後でなければ冷房できないという問題がある。
【０００５】
また、走行中に長時間電気ヒータによる脱離を行う必要があるため、エンジン動力増加が必要となり、走行燃費悪化も問題となる。
本発明は、上記問題に鑑みなされたもので、小さな装置で長時間のエンジン停止冷暖房を可能とする車両用空調装置の提供を目的とする。
また本発明は、走行中の動力増加を必要としないで、長時間のエンジン停止冷暖房を可能とする車両用空調装置の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載の車両用空調装置においては、空調空気との熱交換をする熱交換器（６）と、気体冷媒を凝縮、若しくは液体冷媒を蒸発させる凝縮蒸発コア（５１ｂ、５２ｂ、５１′ｂ）と、凝縮蒸発コア（５１ｂ、５２ｂ、５１′ｂ）に対応して設けられ、加熱されることにより冷媒を脱離して凝縮蒸発コア（５１ｂ、５２ｂ、５１′ｂ）に放出し、冷却されることにより凝縮蒸発コア（５１ｂ、５２ｂ、５１′ｂ）にて気化された冷媒を吸着する吸着剤を有する吸着コア（５１ａ、５２ａ、５１′ａ）と、熱交換器（６）と凝縮蒸発コア（５１ｂ、５２ｂ、５１′ｂ）と吸着コア（５１ａ、５２ａ、５１′ａ）とを流体が循環可能に接続する流体循環路と、流体循環路内の流体を加熱する燃焼式ヒータ（４０）と、流体循環路内の流体を冷却する冷却手段（２１）とを有し、暖房時には、燃焼式ヒータ（４０）により加熱された流体を熱交換器（６）に導いて空調空気を暖め、冷房時には、燃焼式ヒータ（４０）により加熱された流体を吸着コア（５１ａ、５２ａ、５１′ａ）に導いて吸着剤から冷媒の脱離を行う脱離過程と、冷却手段（２１）により冷却された流体を吸着コア（５１ａ、５２ａ、５１′ａ）に導いて気化された冷媒を吸着剤に吸着させる吸着過程とを交互運転し、吸着過程の際の凝縮蒸発コア（５１ｂ、５２ｂ、５１′ｂ）における冷媒の蒸発熱で冷却された流体を熱交換器（６）に導いて空調空気を冷やすという手段を用いる。
【０００７】
これによると、暖房時には燃焼式ヒータ（４０）の熱を利用して暖房を行うため、空調装置の運転を行う前の車両の走行状態によらず、長期間の暖房運転が可能となる。また、冷房時には吸着剤の脱離と吸着とを交互に運転しており、燃焼式ヒータ（４０）の燃料がある限りは冷房運転ができるため、冷房運転の必要時間が長くなっても吸着コア（５１ａ、５２ａ、５１′ａ）の大きさは大きくする必要はなく、小型の吸着コア（５１ａ、５２ａ、５１′ａ）で長時間運転できる。さらに、通常走行中に電気ヒータ等の動力増加の原因となる熱源で吸着コア（５１ａ、５２ａ、５１′ａ）の脱離を行う必要がないため、燃費も向上させることができる。
【０００８】
また、請求項２に記載のように、吸着コアの脱離過程と吸着過程とを２台の吸着コア（５１ａ、５２ａ）を用いて交互運転してもよい。２台の吸着コア（５１ａ、５２ａ）を用いることにより、一方の吸着コアが脱離過程を行っているときには、他方の吸着コアは吸着過程を行わせることができる。そのため、２台の吸着コア（５１ａ、５２ａ）を所定時間毎に交互に脱離・吸着過程をさせることにより、連続的に冷房を行うことができる。
【０００９】
また、請求項３に記載のように、吸着コアの脱離過程と吸着過程とを１台の吸着コア（５１′ａ）で時間分割して交互に運転してもよい。このときには、冷房は断続的なものとなるが、平均的には冷房能力を確保できる。
また、請求項４に記載のように、冷却手段としては、車両走行用エンジン（２０）の冷却を行うラジエータ（２１）を用いることができる。
【００１０】
なお、上記した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の空調装置を図に示す実施形態について説明する。
（第一実施形態）
図１から図４は本発明の空調装置の第一実施形態を示すものであり、図１は仮眠用空調ユニットの外観斜視図、図２は空調装置のシステム構成図、図３は吸着式冷凍サイクルのシステム構成図そして図４は仮眠用空調ユニットの車両への装着位置を示す概略断面図である。
【００１２】
図１に示すように、仮眠用空調ユニット１は下部に空気吸入口４および上部に空気吹出口５を持ち、ユニットケース２により空調通路が形成されている。図２に示されるように、空調通路内には室内熱交換器６が配置されている。そして、その下流側に配置される送風機３によって吸い込まれる空気と室内熱交換器６の内部を流れる冷却水との熱交換を行う。仮眠用空調ユニット１は、図４に示すように、トラック運転席１００の後部の仮眠室１０１の運転者から後部の視界を遮らない側面に配置される。
【００１３】
室内熱交換器６は四方弁３５、３６を介して、燃焼式ヒータ４０と冷却水回路で接続されている。そして、電動ウォータポンプ３２により燃焼式ヒータ４０で加熱された冷却水が循環するように構成されている。
室内熱交換器６は四方弁３５、３６を介して、吸着式冷凍サイクル５０とも冷却水回路で接続されている。そして、吸着式冷凍サイクル５０には四方弁３５、３６を介して、燃焼式ヒータ４０で加熱した冷却水も電動ウォータポンプ３３により循環するように構成されている。さらに、吸着式冷凍サイクル５０は、走行中にエンジン２０の冷却を行うラジエータ２１にも電動ウォータポンプ３４により冷却水が循環可能となるように構成されている。なお、エンジン２０からラジエータ２１に送られる冷却水量は、サーモスタット２２により制御されており、ラジエータ２１内の冷却水は、送風機２１ａからの送風により冷却される。
【００１４】
図３に示されるように、吸着式冷凍サイクル５０は、第１吸着器５１、第２吸着器５２および流路切替用四方弁５３〜５６で構成される。第１吸着器５１は内部が略真空状態に保持された密閉容器内に、第１吸着コア５１ａおよび第１蒸発凝縮コア５１ｂを備えている。
第１吸着コア５１ａ及び第１蒸発凝縮コア５１ｂは、熱交換部を有している。そして、第１吸着コア５１ａの熱交換部の周囲には吸着剤（たとえば、シリカゲル、ゼオライト等）が付着され、第１蒸発凝縮コア５１ｂの熱交換部は、密閉容器内部に封入されている所定量の冷媒（たとえば水）の中に沈められている。
【００１５】
第１吸着コア５１ａおよび第２吸着コア５２ａは四方弁５３、５６により燃焼式ヒータ４０に接続される冷却水回路およびラジエータ２１に接続される冷却水回路に切替可能に接続されている。
また、第１蒸発凝縮コア５１ｂおよび第２蒸発凝縮コア５２ｂは、四方弁５４、５５によりラジエータ２１に接続される冷却水回路および室内熱交換器６に接続される冷却水回路に切替可能に接続されている。
【００１６】
四方弁３５、３６、５３〜５６、電動ウォータポンプ３２〜３４等は空調制御装置６０によって通電制御されるようになっている。この空調制御装置６０はマイクロコンピュータとその周辺回路にて構成される電子制御装置であり、操作パネル７０で乗員により設定される冷房、暖房運転モードに応じて、四方弁３５、３６、５３〜５６、電動ウォータポンプ３２〜３４をはじめ送風機３、２１ａの駆動制御、燃焼式ヒータ４０の能力制御も行う。
【００１７】
次に空調装置の作動を説明する。
（１）仮眠暖房運転時
まず、操作パネル７０で乗員により仮眠暖房運転が選択された場合は、燃焼式ヒータ４０で加熱された冷却水を室内熱交換器６に導き、空調通路内を流れる空気と室内熱交換器６内の冷却水との間で熱交換を行い、仮眠室１０１の暖房を行う。
【００１８】
具体的には、四方弁３５、３６を図２中の破線位置とし、電動ウォータポンプ３２を作動する。電動ウォータポンプ３２を出た冷却水は、四方弁３６を通り、燃焼式ヒータ４０に流入し、燃焼熱により加熱される。加熱後の冷却水は、燃焼式ヒータ４０から四方弁３５を経て、室内熱交換器６内に流入し、空気吸入口４から吸い込まれた空気と熱交換を行う。加熱された空気は送風機３により空気吹出口５から仮眠室１０１に吹き出され、仮眠室１０１の暖房を行う。室内熱交換器６を出た冷却水は、再び電動ウォータポンプ３２に戻る。
【００１９】
なお、燃焼式ヒータ４０は、燃焼式ヒータ４０の直後に設けられている水温センサ４１で検出される冷却水温度が約８０〜９０℃になるように、空調制御装置６０により能力制御が行われている。
（２）仮眠冷房運転時
次に、操作パネル７０で乗員により仮眠冷房運転が選択された場合は、四方弁３５、３６を図２中の実線位置とする。そして、燃焼式ヒータ４０で加熱された冷却水を吸着冷凍サイクル５０内の一方の吸着コアの吸着剤の脱離に用い、吸着冷凍サイクル５０内の他方の吸着コアの吸着剤の吸着により冷却された冷却水を室内熱交換器６に導き、空調通路内を流れる空気との間で熱交換を行い仮眠室１０１を冷房を行う。
【００２０】
以下、具体的に吸着冷凍サイクル５０の作動説明を行う。
吸着冷凍サイクル５０は、第１吸着コア５１ａが吸着行程、第２吸着コア５２ａが脱離行程を行う第１行程と、第１吸着コア５１ａが脱離行程、第２吸着コア５２ａが吸着を行う第２行程とを、所定時間（例えば６０秒）毎に交互に行う。
まず、第１行程は、四方弁５３〜５６を図３中の実線位置とすることにより行われる。この第１行程では、電動ウォータポンプ３３により循環された冷却水が四方弁３６を通り燃焼式ヒータ４０に流入して加熱される。そして加熱された冷却水が四方弁３５、５３を通り第２吸着コア５２ａに流入するため、第２吸着コア５２ａの吸着剤に吸着していた冷媒が加熱されて脱離される。その後、冷却水は四方弁５６を通り、再び電動ウォータポンプ３３に戻る。
【００２１】
この時も、燃焼式ヒータ４０内の冷却水温度は、燃焼式ヒータ４０の直後に設けられている水温センサ４１で検出される。そして、冷却水温度が約８０〜９０℃に加熱されるように、燃焼式ヒータ４０の能力制御が行われる。
また、電動ウォータポンプ３４により循環される冷却水は、エンジン２０が停止中のためエンジン２０の冷却には使用していないラジエータ２１に送られる。そして、ラジエータ２１内の冷却水は、送風機２１ａによって取り込まれる外気と熱交換を行い冷却され、四方弁５４を通り第２蒸発凝縮コア５２ｂに流入し、第２蒸発凝縮コア５２ｂを冷却する。これにより、吸着剤から脱離した気体冷媒は蒸発凝縮コア５２ｂで凝縮（液化）する。その後、蒸発凝縮コア５２ｂを出た冷却水は四方弁５５を通り、再び電動ウォータポンプ３４に戻る。
【００２２】
一方、第１吸着コア５１ａにもラジエータ２１で冷却された冷却水が循環するため、第１吸着コア５１ａは冷却され、吸着剤に気体冷媒が吸着される。これにより、第１吸着器５１内の液体冷媒が蒸発する。そして、電動ウォータポンプ３２により循環される冷却水が、四方弁３６、５４を通り第１蒸発凝縮コア５１ｂに流入する。第１蒸発凝縮コア５１ｂ内の冷却水は、第１吸着コア５１ａに冷媒が吸着されるときの蒸発熱により冷却される。この冷却水は四方弁５５、３５を通り、室内熱交換器６内に流入する。そして、空気吸入口４から吸い込まれた空気との間で熱交換を行い、空気を冷却、除湿する。冷却、除湿された空気は送風機３により仮眠室１０１に吹き出され、仮眠室１０１の冷房を行う。室内熱交換器６を出た冷却水は再び電動ウォータポンプ３２に戻る。
【００２３】
なお仮眠冷房運転時にも、燃焼式ヒータ４０は燃焼式ヒータ４０の直後に設けられている水温センサ４１で検出される冷却水温度が約８０〜９０℃になるように、空調制御装置６０により能力制御が行われている。
第２行程は、四方弁５３〜５６を図３中の破線位置とすることにより行われる。この第２行程では、上述した第１行程の吸着と脱離、蒸発と凝縮が入れ替わるだけであるため、第２行程の作動説明は省略する。
【００２４】
よって、上記第１行程と第２行程とを所定時間（例えば６０秒）毎に交互に行うことにより燃焼式ヒータ４０の熱を利用して、連続的に仮眠室１０１の冷房を行うことができる。
以上のことから、本発明では燃焼式ヒータ４０の熱を利用して、仮眠時の冷暖房を行うため、仮眠運転を行う前の車両の走行状態によらず長時間の仮眠冷暖房運転が可能となる。
【００２５】
また、冷房時には吸着剤の吸着と脱離とを交互に運転しており、燃焼式ヒータ４０の熱がある限りは連続運転ができるため、仮眠冷房運転の時間が長くなっても吸着器５１、５２の大きさは大きくする必要が無い。
さらに、通常走行中に仮眠冷房のための動力を消費しないため、走行時の燃費も向上する。
【００２６】
（第二実施形態）
図５は、図２のシステムに対し、仮眠冷房運転時に１台の吸着器で吸着と脱離とを時間分割し、交互に運転することで冷房を行う吸着式冷凍サイクルのシステム構成図である。
第二実施形態の空調装置において、吸着式冷凍サイクル５０は、吸着コア５１′ａ、蒸発凝縮器５１′ｂからなる吸着器５１′および四方弁５７、５８、三方弁５９から構成されている。
【００２７】
仮眠暖房運転時の作動については、第一実施形態と同様のため詳細を省略する。
仮眠冷房運転時は、四方弁３５、３６は、第一実施形態と同様に、図２の実線位置とする。そして、吸着式冷凍サイクル５０において、吸着（冷房）運転と脱離運転を時間分割（例えば６０秒間隔）して行う。
【００２８】
まず、吸着（冷房）運転時には、四方弁５７、５８および三方弁５９は、図５中の破線位置とされる。電動ウォータポンプ３４により循環される冷却水は、エンジン２０が停止中のためエンジン２０の冷却には使用していないラジエータ２１に送られる。そして、ラジエータ２１内の冷却水は、送風機２１ａによって取り込まれる外気と熱交換を行い冷却され、四方弁５８を通り吸着コア５１′ａに流入し吸着コア５１′ａを冷却する。その後、冷却水は四方弁５７を通り電動ウォータポンプ３４に戻る。
【００２９】
吸着コア５１′ａは冷却されるため、吸着剤に気体冷媒が吸着される。これにより、吸着器５１′内の液体冷媒が蒸発する。そして、電動ウォータポンプ３２により循環される冷却水が、四方弁３６、５８を通り蒸発凝縮器５１′ｂに流入し、吸着コア５１′ａに冷媒が吸着されるときの蒸発熱により冷却される。この冷却水は、四方弁５７、三方弁５９、四方弁３５を通り、室内熱交換器６内に流入する。そして、空気吸入口４から吸い込まれた空気と熱交換を行い、空気を冷却、除湿する。冷却、除湿された空気は、送風機３により空気吹出口５から再び仮眠室１０１に吹き出され、仮眠室１０１の冷房を行う。室内熱交換器６を出た冷却水は再び電動ウォータポンプ３２に戻る。
【００３０】
吸着（冷房）運転時には、電動ウォータポンプ３３は停止しており、燃焼式ヒータ４０は停止または脱離運転時に下がった冷却水温を上昇するために運転する。
次に、脱離運転時には、四方弁５７、５８および三方弁５９は図４中の実線位置とされる。そして、電動ウォータポンプ３３により循環された冷却水が、四方弁３６を通り燃焼式ヒータ４０に流入し加熱され、四方弁３５、５８を通り吸着コア５１′ａに流入するため、第１吸着コア５１′ａの吸着剤に吸着していた冷媒が加熱されて脱離される。その後、冷却水は四方弁５７、三方弁５９を通り電動ウォータポンプ３３に戻る。
【００３１】
電動ウォータポンプ３４により循環される冷却水は、エンジン２０が停止中のためエンジン２０の冷却には使用していないラジエータ２１に送られる。そして、ラジエータ２１内の冷却水は、送風機２１ａによって取り込まれる外気と熱交換が行われて冷却される。その後、冷却水は四方弁５８を通り蒸発凝縮コア５１′ｂに流入し蒸発凝縮コア５１′ｂを冷却する。これにより、吸着剤から脱離した気体冷媒は蒸発凝縮コア５１′ｂで凝縮、液化する。その後、蒸発凝縮コア５１′ｂを出た冷却水は四方弁５７を通り、再び電動ウォータポンプ３４に戻る。
【００３２】
この時も、燃焼式ヒータ４０の直後に設けられている水温センサ４１で検出される冷却水温度が約８０〜９０℃になるように、燃焼式ヒータ４０は能力制御が行われている。また、室内熱交換器６に冷却水を送る電動ウォータポンプ３２および送風機３は停止している。
仮眠時の空調という点を考えると、６０秒冷房し、６０秒停止するという間欠的な冷房運転でも、平均能力が確保できれば、仮眠冷房運転としては特に問題はないと考えられ、この方法により１台の吸着器５１′で仮眠運転が可能となる。
【００３３】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の空調装置の仮眠用空調ユニットの外観斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態を示す空調装置のシステム構成図である。
【図３】本発明の一実施形態を示す空調装置における吸着式冷凍サイクルのシステム構成図である。
【図４】本発明の空調装置における仮眠用空調ユニットの車両への装着位置を示す概略断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態を示す空調装置における吸着式冷凍サイクルのシステム構成図である。
【符号の説明】
１…仮眠用空調ユニット、２…ユニットケース、３…送風機、
４…空気吸入口、５…空気吹出口、６…室内熱交換器、２０…エンジン、
２１…ラジエータ、２１ａ…送風機、２２…サーモスタット、
３２、３３、３４…ウォーターポンプ、３５、３６…四方弁、
４０…燃焼式ヒータ、４１…水温センサ、５０…吸着式冷凍サイクル、
６０…空調制御装置、７０…操作パネル。
【図１】
0003921815.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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