JP2007320393A

JP2007320393A - 車載冷暖房装置とその駆動方法

Info

Publication number: JP2007320393A
Application number: JP2006151469A
Authority: JP
Inventors: Takashi Fukushima; 孝福島
Original assignee: Em Techno Kk; EM Techno KK
Current assignee: Em Techno Kk; EM Techno KK
Priority date: 2006-05-31
Filing date: 2006-05-31
Publication date: 2007-12-13

Abstract

【課題】トラックの運転席背面位置などに設けられたベッドルームを、エンジン停止中でも冷暖房可能に形成され、簡単な構成で、容易に後付可能な車載冷暖房装置とその駆動方法を提供する。
【解決手段】車載電源３８に接続された制御回路部３６と、制御回路部３６により給電可能に接続されたペルチェ素子３０と、ペルチェ素子３０との間で熱伝導可能に一体に設けられた吸放熱部２８を有する。吸放熱部２８との間で熱交換した空気をベッドルーム１４へ循環放出させる送風ファン３４と、吸放熱部２８と連結され熱交換用流体を循環可能に形成された熱交換器１８を備える。熱交換器１８を収容し、ベッドルーム１４内のベッドマット等のベッド本体４６の下部に設置され、蓄熱材が充填された蓄熱部１６を備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、トラックに設けられた仮眠休憩用のベッドルームの冷暖房を行う車載冷暖房装置とその駆動方法に関する。

従来、長距離輸送に用いるトラックや大型トラックなどには、運転席の後方位置に、仮眠用のベッドルームが設けられている。このベッドルームの空調は、運転席や助手席を空調する空調装置を切り替えて冷暖房していた。

また、特許文献１では、空調装置にペルチェ素子を用いて冷暖房を行う車両空調装置が開示され、ペルチェ素子の放熱部を、車外に露出させて、車内を冷暖房する際の放熱を車外へ放出可能に形成されている。さらに、特許文献２では、ペルチェ素子を用いて、シートの内側から冷却または暖房を行うシート空調装置が開示されている。

そのほか、特許文献３では、エンジン稼働中に、冷却水をシャーベット状に冷却したり温水にしたりして蓄熱し、エンジン停止中でも冷暖房可能な自動車用空調装置が開示されている。
特開平８−１１５１７号公報特開平１０−９２２号公報特開２００１−１５０９４３号公報

しかし、冷房に用いる冷媒は、エンジンにより駆動されたコンプレッサにより圧縮されて熱交換器で放熱し、暖房にはエンジンの冷却水が用いられるため、例えば、高速道路のサービスエリアなどで、仮眠など休憩を取る場合に冷暖房を行う際は、エンジンをアイドリング状態にしておく必要があった。そのため、燃料を消費し経済的でない上、排気ガスが排出されるため環境にもよくなかった。

また、エンジンを停止した状態でもトラックキャビン内の冷房が可能なシステムとして、走行中に蓄冷材を凍結させ仮眠休憩時には蓄冷材の融解潜熱を利用しキャビン内を冷房することにより、エンジン停止で使用可能な冷房システムが知られている。しかし、蓄熱材に蓄熱するには、トラックに組み付けられた冷房装置や暖房装置と配管等を接続する必要があり、後付が難しい上、取付コストも掛かるものであった。また、冷房と暖房に別々の装置を使用するため構造が複雑な上、冷房装置を後付すると費用が掛かり経済的でなかった。

また、特許文献１では、エンジン始動時の冷暖房の即効性を高めることは可能であるが、ペルチェ素子を用いて持続的に冷暖房する場合、電流を流し続けなければならない。そのため、バッテリの消耗を防ぐためには、トラックのエンジンは常にアイドリング状態にしておく必要があり、経済的でない上、排気ガスにより環境への影響もよくないものであった。特許文献２では、ペルチェ素子の放熱が冷媒を介して熱交換機により車外へ放出されるため、ペルチェ素子の熱交換率は高いが、持続的に稼働させるには、トラックが停車中でも電流を流し続ける必要があった。そのため、特許文献１と同様に、バッテリの消耗を防止するため、エンジンをアイドリング状態にしておかなければならないものであった。

特許文献３では、エンジン稼働中に、冷暖部房に用いる水などの冷媒に用いて、シャーベット状に冷却したり、ヒータにより温水にしたり蓄熱された蓄熱材内を循環させて熱交換するため、エンジン停止中でも冷暖房可能である。しかし、構造が複雑で、コストが掛かるものであった。また、蓄熱材や補機類の設置スペースが必要で後付が容易でなく、取付コストも掛かるものであった。

この発明は、上記従来技術の問題に鑑みて成されたもので、トラックの運転席背面位置などに設けられたベッドルームを、エンジン停止中でも冷暖房可能であり、簡単な構成で、容易に後付も可能な車載冷暖房装置とその駆動方法を提供することを目的とする。

この発明は、トラックのベッドルームを冷暖房する車載冷暖房装置であって、車載電源に接続された制御回路部と、前記制御回路部により給電可能に接続されたペルチェ素子と、前記ペルチェ素子との間で熱伝導可能に一体に設けられた吸放熱部と、前記吸放熱部との間で熱交換した空気をベッドルームへ循環放出させる送風ファンと、前記吸放熱部と連結され熱交換用流体を循環可能に形成された熱交換器と、前記熱交換器を収容し前記ベッドルーム内のベッドマット等のベッド本体下部に設置され蓄熱材が充填された蓄熱部とを備えた車載冷暖房装置である。前記蓄熱部の熱交換器は、複数枚連結可能に形成されている。

またこの発明は、トラックのベッドルームを冷暖房する車載冷暖房装置の駆動方法であって、車載電源に接続された制御回路部と、前記制御回路部により給電可能に接続されたペルチェ素子と、前記ペルチェ素子との間で熱伝導可能に一体に設けられた吸放熱部と、前記吸放熱部との間で熱交換した空気をベッドルームへ循環放出させる送風ファンと、前記吸放熱部と連結され前記熱交換用流体を循環可能に形成された熱交換器と、前記熱交換器を収容し前記ベッドルーム内のベッド本体下部に設置され蓄熱材が充填された蓄熱部とを備え、前記トラックのエンジン作動中に前記車載電源から制御回路部によりペルチェ素子に給電され、前記ペルチェ素子の前記給放熱部に接した部分が冷却又は発熱し、前記吸放熱部により熱交換した熱交換用流体により、前記蓄熱部の蓄熱材に蓄熱し、前記エンジンの停止後は前記ペルチェ素子への給電を停止し、前記熱交換用流体を循環ポンプにより循環させて、前記吸放熱部を前記蓄熱部により冷却又は加熱し、前記送風ファンにより前記吸放熱部表面で熱交換した空気を前記ベッドルーム内へ放出して冷暖房する車載冷暖房装置の駆動方法である。

この発明の車載冷暖房装置とその駆動方法によれば、トラックの運転席背面位置などに設けられたベッドルームのベッド部分を蓄熱部として兼用し、エンジン稼働中にペルチェ素子で効率良く蓄熱し、エンジン停止中は蓄熱部の蓄熱により冷暖房可能に形成され、取り付け部品点数が少なく、取り付けが容易である。さらに、ペルチェ素子により蓄熱部に蓄熱するため車載空調機器との間で配管が不要であり、後付も簡単に可能なものである。

以下、この発明の車載冷暖房装置とその駆動方法の一実施形態について、図１〜図４を基にして説明する。この実施形態の車載冷暖房装置１０は、長距離輸送などを行うトラック１２の運転席背面などに設けられたベッドルーム１４の冷暖房装置として使用される。

この実施形態の車載冷暖房装置１０には、図１に示すように、適宜な厚みを有した金属製の扁平な箱状の蓄熱部１６が設けられている。蓄熱部１６には、熱交換器１８が収納され、蓄熱部１６内の熱交換器１８の外側空間には、例えばパラフィンや水、などの図示しない蓄熱材が充填され密封されている。蓄熱部１６の外側面は、図示しない断熱材により覆われ、断熱されている。熱交換器１８は、可撓性を有した樹脂製のパイプで形成され、例えば水やエチレングリコールなどの熱交換用流体が循環可能に形成されている。そして、蓄熱部１６は、可撓性を有した樹脂製の連結パイプ２０ａ，２０ｂにより、送風ユニット２２と各々連結されている。

送風ユニット２２は、樹脂などから幅広な直方体状に形成され、送風ユニット２２の下方に吸引口２４、及び上方に吹出口２６が各々設けられている。送風ユニット２２の内部には、循環ポンプ２５により熱交換用流体が循環する金属製の熱交換器である吸放熱部２８と、吸放熱部２８に熱伝導可能に一体に接続されたペルチェ素子３０とにより形成された熱交換部３２が設けられている。吸放熱部２８には、吸放熱部２８内の熱交換管路の両端に連結パイプ２０ａ，２０ｂが接続され、熱交換用流体が循環可能に設けられている。

ペルチェ素子３０の両側面のうち、吸放熱部２８に接していない側の側面には、図示しない放熱器が設けられ、大気とペルチェ素子３０との間で熱交換可能に形成されている。また、熱交換部３２の吸放熱部２８近傍には、送風ファン３４が設けられ、吸引口２４から吸引された空気が吸放熱部２８の表面に接して熱交換されて、吹出口２６により放出可能に配置されている。これにより、車内空間と吸放熱部２８の周囲の空間とで、空気が循環して、車内空間の温度が調節される。従って、吸放熱部２８の表面積は広い方がよく、放熱フィン形状等に形成されている。そのほか、車体内には、ペルチェ素子３０へ給電制御可能に形成された制御回路部３６が設けられている。

ここで、蓄熱部１６に収納された熱交換器１８について説明する。熱交換器１８は、図４に示すように、蓄熱部１６の内部に、図示しない方法で固定され収納されている。熱交換器１８は、供給側メインパイプ４０と戻り側メインパイプ４２を有し、供給側メインパイプ４０と戻り側メインパイプ４２の間に、複数の細い熱交換パイプ４４の両端部が各々溶着され連結されている。また、供給側メインパイプ４０、及び戻り側メインパイプ４２の各々一端部には、各々配管接続部４０ａ，４２ａが設けられている。供給側メインパイプ４０は、配管接続部４０ａを介して供給側の連結パイプ２０ａに接続され、戻り側メインパイプ４２は、配管接続部４２ｂを介して戻り側の連結パイプ２０ｂに接続されている。

次に、この実施形態の車載冷暖房装置１０の取付方法について説明する。図２に示すように、トラック１２の運転席背面位置などに設けられたベッドルーム１４に、例えば、ベッド本体４６のマットレスの下敷きとして蓄熱部１６を設置する。また、蓄熱部１６と各連結パイプ２０ａ，２０ｂにより熱交換部３２の吸放熱部２８と連結された送風ユニット２２は、ベッドルーム１４の隅など適宜な位置に据え付ける。そして、送風ユニット２２の電源を車載電源３８へ接続する。このとき、車載電源３８との接続は、後付の場合、簡易的にシガーライタソケットなどを利用しても良い。

次に、この実施形態の車載冷暖房装置１０の駆動方法について説明する。図３に示すように、トラック１２のエンジン稼働中では、車載電源３８に接続された制御回路部３６は、熱交換部のペルチェ素子３０へ給電する。まず、制御回路部３６に接続された図示しない冷暖房切り替えスイッチが冷房に設定されている場合、制御回路部３６は、ペルチェ素子３０の吸放熱部２８に接した面が吸熱による冷却面となり、反対面が発熱面となるように制御する。これにより、ペルチェ素子３０に密着した吸放熱部２８の表面は冷却され、内部を循環する熱交換用流体も冷却される。

熱交換部３２では、循環ポンプ２５により熱交換用流体を循環させる。熱交換用流体は、供給側の連結パイプ２０ａを流通して、蓄熱部１６の熱交換器１８へ流入する。流入した熱交換用流体は、熱交換器１８を循環して、戻り側の連結パイプ２０ｂへ流出される。このとき、蓄熱部１６に充填された、蓄熱材が熱交換用流体と熱交換され冷却時は、冷熱が徐々に蓄熱される。

次に、トラック１２のエンジンが停止すると、制御回路３６は、ペルチェ素子３０への給電を停止する。このときも、蓄熱部１６の熱交換器１８を循環する熱交換用流体の循環ポンプ２５へは給電され、作動し続ける。蓄熱部１６を循環する熱交換用流体は、冷房時は、蓄熱材の冷熱により冷却されて、戻り側の連結パイプ２０ｂへ流出し、送風ユニット２２へ流入する。送風ユニット２２へ流入した熱交換用流体は、熱交換部３２を循環して、供給側の連結パイプ２０ａへ流出される。このとき吸放熱部２８は、内部を流通する熱交換用流体により熱交換されて冷却される。そして、エンジン停止中も送風ファン３４のモータは作動し続け、送風ファン３４によりベッドルーム１４内の空気が吸引口２４から吸引され、吸引された空気は、吸放熱部２８の表面に接して熱交換し、冷却されて送風ユニット２２の吹出口２６からベッドルーム１４内へ吹き出される。

次に、暖房の場合も上記冷房時と同様に、まず、制御回路部３６に接続された図示しない冷暖房切り替えスイッチを暖房に切り替える。トラック１２のエンジン稼働中では、制御回路部３６から給電されたペルチェ素子３０は、吸放熱部２８に接した面が発熱面となり、反対面が吸熱により冷却面となるように制御回路部３６により制御される。そして、ペルチェ素子３０の発熱面に接した吸放熱部２８は熱せられ、内部を循環する熱交換用流体も熱せられる。熱せられた熱交換用流体は、供給側の連結パイプ２０ａを流通して、蓄熱部１６の熱交換器１８へ流入する。熱せられた熱交換用流体は、熱交換器１８を循環して、戻り側の連結パイプ２０ｂへ流出される。このとき、蓄熱部１６に充填された、蓄熱材が熱交換用流体と熱交換され熱が徐々に蓄熱される。

次に、トラック１２のエンジンを停止させると、制御回路部３６は、ペルチェ素子３０への給電を停止する。このときも、蓄熱部１６の熱交換器１８を循環する熱交換用流体の循環ポンプ２５は作動し続ける。蓄熱部１６を循環する熱交換用流体は、蓄熱材の熱により暖められて、戻り側の連結パイプ２０ｂへ流出し、送風ユニット２２へ流入する。送風ユニット２２へ流入した熱交換用流体は、熱交換部３２を循環して、供給側の連結パイプ２０ａへ流出される。このとき吸放熱部２８は、内部を流通する熱交換用流体により熱交換されて熱せられる。そして、エンジン停止中も送風ファン３４のモータは給電され作動し続け、送風ファン３４によりベッドルーム１４内の空気が吸引口２４から吸引され、吸引された空気は、吸放熱部２８の表面に接して暖められて送風ユニット２２の吹出口２６からベッドルーム１４内へ吹き出される。

この実施形態の車載冷暖房装置１０とその駆動方法によれば、トラック１２の運転席背面位置などに設けられたベッドルーム１４の冷暖房が、蓄熱部１６に蓄熱された冷暖熱により冷暖房可能である。そのため、休憩などの停車中でも、ベッド本体４６が蓄熱部１６により冷却又は暖められ、さらに空調用の送風ファン４０と循環ポンプのみ動作するだけで、ベッドルーム１４内の空調が行われ、車載電源３８への負荷が小さくアイドリングが不要であるため、経済的であり環境にも優しいものである。また、熱源がペルチェ素子３０により形成され、熱エネルギーが蓄熱部１６に蓄熱される簡単な構成であり、車載の空調機器などとの配管接続が不要なため、容易に後付可能なものである。

また、蓄熱部１６は、熱交換器１８の配管接続口４０ａ，４２ａを各々連結させて、熱交換用流体が循環可能であるため、ベッドルーム１４の広さやベッド本体４６の大きさに合わせて、複数連結して組み合わせて使用しても良い。

なお、この発明の車載冷暖房装置とその駆動方法は上記実施形態に限定されるものではなく、ベッドルームまたはベッド本体の大きさに合わせて、蓄熱部の大きさは適宜設定可能なものである。さらに、ペルチェ素子の能力は、蓄熱部に蓄熱可能な発熱量を有していればよいため、大きさは適宜設定可能なものである。さらに、各部材の形状や素材など適宜変更可能である。

この発明の一実施形態の車載冷暖房装置を示す概略斜視図である。この実施形態の車載冷暖房装置の設置状態を示す概略図である。この実施形態の車載冷暖房装置の動作を示す模式図である。この実施形態の車載冷暖房装置の蓄熱部に使用する熱交換器を示す概略平面図（ａ）と、側面図（ｂ）である。

符号の説明

１０車載冷暖房装置
１２トラック
１４ベッドルーム
１６蓄熱部
１８熱交換器
２２送風ユニット
２５循環ポンプ
２８吸放熱部
３０ペルチェ素子
３２熱交換部
３４送風ファン
３６制御回路部
３８車載電源
４４熱交換パイプ
４６ベッド本体

Claims

トラックのベッドルームを冷暖房する車載冷暖房装置において、車載電源に接続された制御回路部と、前記制御回路部により給電可能に接続されたペルチェ素子と、前記ペルチェ素子との間で熱伝導可能に一体に設けられた吸放熱部と、前記吸放熱部との間で熱交換した空気をベッドルームへ循環放出させる送風ファンと、前記吸放熱部と連結され熱交換用流体を循環可能に形成された熱交換器と、前記熱交換器を収容し前記ベッドルーム内のベッド本体下部に設置され蓄熱材が充填された蓄熱部とを備えたことを特徴とする車載冷暖房装置。
前記蓄熱部の熱交換器は、熱交換用流体が循環する供給側メインパイプと戻り側メインパイプを有し、前記供給側メインパイプと戻り側メインパイプ間に複数の細い熱交換パイプが接続され、前記蓄熱部は前記熱交換器を複数枚連結可能に形成されていることを特徴とする請求項１記載の車載冷暖房装置。
トラックのベッドルームを冷暖房する車載冷暖房装置の駆動方法において、車載電源に接続された制御回路部と、前記制御回路部により給電可能に接続されたペルチェ素子と、前記ペルチェ素子との間で熱伝導可能に一体に設けられた吸放熱部と、前記吸放熱部との間で熱交換した空気をベッドルームへ循環放出させる送風ファンと、前記吸放熱部と連結され前記熱交換用流体を循環可能に形成された熱交換器と、前記熱交換器を収容し前記ベッドルーム内のベッド本体下部に設置され蓄熱材が充填された蓄熱部とを備え、前記トラックのエンジン作動中に前記車載電源から制御回路部によりペルチェ素子に給電され、前記ペルチェ素子の前記給放熱部に接した部分が冷却又は発熱し、前記吸放熱部により熱交換した熱交換用流体により、前記蓄熱部の蓄熱材に蓄熱し、前記エンジンの停止後は前記ペルチェ素子への給電を停止し、前記熱交換用流体を循環させて、前記吸放熱部を前記蓄熱部により冷却又は加熱し、前記送風ファンにより前記吸放熱部表面で熱交換した空気を前記ベッドルーム内へ放出して冷暖房することを特徴とする車載冷暖房装置の駆動方法。